TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Infratorsensor und
auf ein kontaktloses Thermometer, die eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
verwenden.The
The present invention relates to an infrared sensor and
on a non-contact thermometer, which is an output power control device
use.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Ein
optischer Modulator moduliert die Intensität des auftreffenden Lichts
und gibt es aus. Als herkömmliches
Beispiel gibt es einen optischen Modulator, der im US-Patent
Nr. 5.311.360 und in einem Artikel "Deformable Grating Optical Modulator" (Optics Letters,
Bd. 17, Nr. 9, 1. Mai 1992) von O. Solgaard u. a. beschrieben ist.
Dieser optische Modulator moduliert die Intensität des Lichtes unter Nutzung
der Beugungswirkung des Lichtes, wobei er den Vorteil besitzt, dass
er miniaturisiert ist und in Massenfertigung in einem IC-Prozess
hergestellt wird.An optical modulator modulates the intensity of the incident light and outputs it. As a conventional example, there is an optical modulator used in the U.S. Patent No. 5,311,360 and in an article "Deformable Grating Optical Modulator" (Optics Letters, Vol. 17, No. 9, May 1, 1992) by O. Solgaard et al. This optical modulator modulates the intensity of the light by utilizing the diffraction effect of the light, having the advantage that it is miniaturized and mass-produced in an IC process.
24(a) ist eine Draufsicht eines optischen Modulators,
der in dem oben erwähnten
US-Patent und in dem obigen Artikel beschrieben ist, während 24(b) eine Querschnittsansicht längs einer
Linie K-K' in 24(a) ist. 24 (a) FIG. 12 is a plan view of an optical modulator described in the above-mentioned US patent and in the above article, while FIG 24 (b) a cross-sectional view along a line KK 'in 24 (a) is.
Der
optische Modulator enthält
ein Siliciumsubstrat 1001, eine Abstandshalterschicht 1002,
die aus einer Siliciumoxidschicht hergestellt ist, die in einem
Randbereich des Siliciumsubstrats 1001 ausgebildet ist,
und eine dielektrische Schicht 1003. Die dielektrische
Schicht 1003 ist mit einem Muster mit mehreren sehr kleinen
dielektrischen Balken 1004 versehen, wobei die dielektrischen
Balken 1004 in einem Hohlraum schweben, wobei beide Enden
durch die Abstandshalterschicht 1002 unterstützt sind.
Die dielektrische Schicht 1003 ist aus einer im Silicium angereicherten
Siliciumnitridschicht hergestellt, wobei ihre Restspannung auf etwa
200 MPa verringert ist. Die Dicken der Abstandshalterschicht 1002 und der
dielektrischen Schicht 1003 sind so eingestellt, dass sie
gleich 1/4 einer Wellenlänge
des Lichtes sind, dessen Leistung zu steuern ist, d. h. des Lichtes,
das auf den optischen Modulator auftrifft.The optical modulator includes a silicon substrate 1001 a spacer layer 1002 which is made of a silicon oxide layer in an edge region of the silicon substrate 1001 is formed, and a dielectric layer 1003 , The dielectric layer 1003 is a pattern with several very small dielectric bars 1004 provided, wherein the dielectric bars 1004 float in a cavity, both ends through the spacer layer 1002 are supported. The dielectric layer 1003 is made of a silicon-enriched silicon nitride layer with its residual stress reduced to about 200 MPa. The thicknesses of the spacer layer 1002 and the dielectric layer 1003 are set to be equal to 1/4 of a wavelength of the light whose power is to be controlled, ie, the light incident on the optical modulator.
Die Öffnungen 1005,
die jede eine Breite besitzen, die gleich der jedes dielektrischen
Balkens 1004 ist, sind zwischen den dielektrischen Balken 1004 ausgebildet.
Darüber
hinaus ist über
dem Substrat 1001 eine reflektierende Al-Schicht 1006 vorgesehen,
die darüber
hinaus als eine Elektrode dient. Die reflektierende Schicht 1006 besteht
aus den oberen reflektierenden Schichten 1007, die auf
den Oberflächen
der dielektrische Balken 1004 ausgebildet sind, und den
unteren reflektierenden Schichten 1008, die durch die Öffnungen 1005 auf
der Oberfläche
des Substrats 1001 ausgebildet sind. Die oberen reflektierenden
Schichten 1007 und die unteren reflektierenden Schichten 1008 bilden
ein Gitter des Reflexionstyps.The openings 1005 each having a width equal to that of each dielectric beam 1004 is, are between the dielectric bars 1004 educated. In addition, above the substrate 1001 a reflective Al layer 1006 provided, which also serves as an electrode. The reflective layer 1006 consists of the upper reflective layers 1007 on the surfaces of the dielectric bars 1004 are formed, and the lower reflective layers 1008 passing through the openings 1005 on the surface of the substrate 1001 are formed. The upper reflective layers 1007 and the lower reflective layers 1008 form a grating of the reflection type.
Das
Prinzip der optischen Modulation eines herkömmlichen optischen Modulators
mit der oben erwähnten
Struktur wird anhand von 25(a) und (b)
beschrieben. In diesen Figuren sind die Komponenten, die zu denjenigen
in 24 völlig
gleich sind, mit Bezugszeichen bezeichnet, die zu denjenigen in 24 völlig gleich
sind, wobei ihre Beschreibung weggelassen ist.The principle of optical modulation of a conventional optical modulator having the above-mentioned structure will be described with reference to FIG 25 (a) and (b) described. In these figures, the components corresponding to those in 24 are the same, denoted by reference numerals corresponding to those in 24 are completely the same, with their description being omitted.
25(a) zeigt einen Zustand, in dem zwischen
der reflektierenden Schicht 1006 und dem Substrat 1001 keine
Spannung angelegt ist. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Stufenunterschied zwischen
den oberen reflektierenden Schichten 1007 und den unteren
reflektierenden Schichten 1008 1/2 einer Wellenlänge des
auftreffenden Lichts, wobei der Gangunterschied zwischen dem von
den oberen reflektierenden Schichten 1007 reflektierten
Licht und dem von den unteren reflektierenden Schichten 1008 reflektierten
Licht eine Wellenlänge
beträgt.
Daher stimmen die Phasen dieser Lichtstrahlen überein. Folglich arbeitet das
Gitter des Reflexionstyps in Bezug auf das auftreffende Licht 1010,
das auf das Gitter auftrifft, als ein normaler Spiegel, wobei das
auftreffende Licht 1010 das gebeugte Licht 1011 nullter Ordnung
wird, das auf eine Auftreffseite zu reflektieren ist. 25 (a) shows a state in which between the reflective layer 1006 and the substrate 1001 no voltage is applied. At this time, the step difference between the upper reflective layers is 1007 and the lower reflective layers 1008 1/2 of a wavelength of the incident light, with the path difference between that of the upper reflective layers 1007 reflected light and that of the lower reflective layers 1008 reflected light is one wavelength. Therefore, the phases of these light rays coincide. Consequently, the reflection-type grating operates with respect to the incident light 1010 which strikes the grid as a normal mirror, the incident light 1010 the diffracted light 1011 zeroth order, which is to reflect on an impact side.
Andererseits
bilden unter der Bedingung, dass zwischen der reflektierenden Schicht 1006 und dem
Substrat 1001 eine Spannung angelegt ist, die reflektierende
Schicht 1006 und das Substrat 1001 einen Kondensator,
wobei zwischen ihnen die dielektrische Schicht 1003 und
eine Luftschicht 1012 liegen, wobei die reflektierende
Schicht 1006 positiv geladen ist, während das Substrat 1001 negativ
geladen ist. Da zwischen den Ladungen eine elektrostatische Anziehungskraft
wirkt, werden die dielektrischen Balken 1004 gebogen und
zum Substrat 1001 angezogen, bis sie mit dem Substrat 1001,
wie in 25(b) gezeigt ist, in Kontakt
gelangen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stufenunterschied zwischen den
Oberflächen
der oberen reflektierenden Schichten 1007 und denjenigen
der unteren reflektierenden Schichten 1008 1/4 einer Wellenlänge des
auftreffenden Lichts, wobei der Gangunterschied zwischen dem von
den Oberflächen
der oberen reflektierenden Schichten 1007 reflektierten
Licht und dem von den Oberflächen
der unteren reflektierenden Schichten 1008 reflektierten
Licht 1/2 Wellenlänge
im Hin- und Rücklauf
wird, wodurch die Phasen zwischen diesen Lichtstrahlen um eine halbe
Wellenlänge
verschoben werden. Folglich heben das von der oberen reflektierenden
Schicht 1007 reflektierte Licht und das von der unteren
reflektierenden Schicht 1008 reflektierte Licht einander
auf, um das gebeugte Licht nullter Ordnung zu beseitigen, wobei
das gebeugte Licht, das vom gebeugten Licht nullter Ordnung verschieden
ist, ausgegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt werden z. B. die gebeugten
Lichtstrahlen 1013a bzw. 1013b ±1. Ordnung
mit einer Beugungsleistung von 41 % erzeugt. Wie oben beschrieben
worden ist, kann der optische Modulator das auftreffende Licht modulieren,
indem eine an die reflektierende Schicht 1006 und das Substrat 1001 angelegte
Spannung ein-/ausgeschaltet wird.On the other hand, under the condition that form between the reflective layer 1006 and the substrate 1001 a voltage is applied, the reflective layer 1006 and the substrate 1001 a capacitor, between them the dielectric layer 1003 and an air layer 1012 lie, wherein the reflective layer 1006 is positively charged while the substrate 1001 is negatively charged. Since an electrostatic attraction acts between the charges, the dielectric bars become 1004 bent and to the substrate 1001 Tightened until they are with the substrate 1001 , as in 25 (b) is shown, get in contact. At this time, the step difference between the surfaces of the upper reflective layers becomes 1007 and those of the lower reflective layers 1008 1/4 of a wavelength of the incident light, the path difference between that from the surfaces of the upper reflective layers 1007 reflected light and that of the surfaces of the lower reflective layers 1008 reflected light becomes 1/2 wavelength in the return path, whereby the phases between these light beams are shifted by half a wavelength. Consequently, that of the upper reflective layer will lift 1007 reflected light and that of the lower reflective layer 1008 Reflected light on each other to zero the diffracted light Order to cancel out the diffracted light other than the zeroth-order diffracted light. At this time, for. B. the diffracted light rays 1013 respectively. 1013b ± 1. Order produced with a diffraction power of 41%. As described above, the optical modulator can modulate the incident light by applying one to the reflective layer 1006 and the substrate 1001 applied voltage is switched on / off.
Der
oben erwähnte
herkömmliche
optische Modulator moduliert jedoch das auftreffende Licht mit einem
Strahldurchmesser höchstens
mit einer Größe des Gitters.
Folglich ist es erforderlich, die Größe des Gitters zu vergrößern, um
auftreffendes Licht mit einem großen Durchmesser zu modulieren.
Wenn jedoch die Größe des Gitters
vergrößert wird,
ist es wahrscheinlich, dass das Gitter während des Schritts des Schwebens
des Gitters um eine halbe Wellenlänge am Siliciumsubstrat 1001 anhaftet.
Daher ist es schwierig gewesen, einen derartigen herkömmlichen optischen
Modulator mit einer guten Ausbeute herzustellen.However, the above-mentioned conventional optical modulator modulates the incident light having a beam diameter of at most one size of the grating. Consequently, it is necessary to increase the size of the grating to modulate incident light having a large diameter. However, if the size of the grating is increased, it is likely that the grating will be half a wavelength on the silicon substrate during the step of levitating the grating 1001 adheres. Therefore, it has been difficult to produce such a conventional optical modulator in a good yield.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Infratorsensors
und eines kontaktlosen Thermometers, die eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
verwenden, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung eine gleichförmige Beugungswirkung
erhalten kann.The
The object of the present invention is to provide an infrared sensor
and a non-contact thermometer comprising an output power control device
use, wherein the output power control device, a uniform diffraction effect
can receive.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Ein
Infratorsensor und ein kontaktloses Thermometer der vorliegenden
Erfindung sind in den unabhängigen
Ansprüchen
definiert.One
Infrator sensor and a non-contact thermometer of the present
Invention are in the independent
claims
Are defined.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
1 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators in Ausführungsform
1 zeigt, (a) ist eine von einer unteren Oberfläche gesehene perspektivische
Ansicht und (b) ist eine Seitenansicht. 1 Fig. 10 is a view showing a structure of an optical modulator in Embodiment 1, (a) is a perspective view seen from a lower surface, and (b) is a side view.
2 ist
eine Querschnittsansicht längs
einer Linie A-A' 1. 2 is a cross-sectional view along a line AA ' 1 ,
3 zeigt
ein Beispiel elliptischer Mikrolinsen des Beugungstyps: (a) ist
eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht einer der Mikrolinsen
in (a). 3 Fig. 13 shows an example of diffraction-type elliptic microlenses: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view of one of the microlenses in (a).
4 veranschaulicht
die Schritte der Fertigung einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in der Ausführungsform
1. 4 FIG. 10 illustrates the steps of manufacturing an output efficiency control device in Embodiment 1. FIG.
5 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators zeigt,
der einen beweglichen Spiegel als eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
verwendet. 5 Fig. 10 is a view showing a structure of an optical modulator using a movable mirror as an output power control device.
6 ist
eine von einer unteren Oberfläche gesehene
perspektivische Ansicht, die eine Struktur des optischen Modulators
in der Ausführungsform
2 zeigt. 6 FIG. 15 is a perspective view, seen from a lower surface, showing a structure of the optical modulator in Embodiment 2. FIG.
7 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors
zeigt, der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung verwendet. 7 FIG. 15 is a perspective view showing a structure of an infrared sensor using the output efficiency control device in Embodiment 3 of the present invention. FIG.
8 ist
eine Seitenansicht des Infrarotsensors in 7. 8th is a side view of the infrared sensor in 7 ,
9 ist
eine Draufsicht einer Linse des Infrarotsensors in 7. 9 is a plan view of a lens of the infrared sensor in 7 ,
10 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Lichtfleckform auf einem pyroelektrischen
Element zeigt: (a) zeigt den Fall, dass das auftreffende Licht unter
Verwendung einer herkömmlichen
kreisförmigen
Linse auf das pyroelektrische Element fokussiert wird und (b) zeigt
den Fall, dass eine Linse die Form eines Rechtecks hat. 10 FIG. 14 is a view showing an example of a light spot shape on a pyroelectric element: (a) shows the case that the incident light is focused on the pyroelectric element using a conventional circular lens, and (b) shows the case where one lens is the one Shape of a rectangle has.
11 zeigt
eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform
3: (a) ist eine Draufsicht und (b) eine Querschnittsansicht längs einer
Linie B-B' in (a). 11 FIG. 10 shows a structure of an output efficiency control device in Embodiment 3: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along a line BB 'in (a).
12 veranschaulicht
die Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in 11. 12 illustrates the steps of manufacturing the output power control device in FIG 11 ,
13 veranschaulicht
eine Operation der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 11. 13 FIG. 10 illustrates an operation of the output efficiency control device in FIG 11 ,
14 ist
eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in Ausführungsform
4 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie E-E' in (a). 14 FIG. 14 is a view showing a structure of an output efficiency control device in Embodiment 4: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along a line EE 'in (a).
15 zeigt
eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in Ausführungsform
5: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie F-F' in (a). 15 FIG. 12 shows a structure of an output efficiency control device in Embodiment 5: (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along a line FF 'in (a).
16 veranschaulicht
die Schritte der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in 15. 16 illustrates the steps of manufacturing the output power control device in FIG 15 ,
17 veranschaulicht
eine Operation der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in 15. 17 FIG. 10 illustrates an operation of the output efficiency control device in FIG 15 ,
18 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung zeigt: (a) ist eine Seitenansicht und (b)
ist eine Ansicht in einer -x-Richtung von einer Ebene, die parallel
zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie G-G' enthält. 18 FIG. 14 is a view showing a structure of an infrared sensor in Embodiment 6 of the present invention: (a) is a side view and (b) is a view in an -x direction from a plane parallel to a yz plane and FIG Li never contains GG '.
19 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform
7 der vorliegenden Erfindung zeigt. 19 FIG. 14 is a view showing a structure of an infrared sensor in Embodiment 7 of the present invention. FIG.
20 ist
eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung
in dem Infrarotsensor in 19 zeigt:
(a) ist eine Draufsicht, (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer
Linie H-H' in (a)
und (c) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie I-I' in (a). 20 FIG. 15 is a view showing a structure of an output-power control device array in the infrared sensor in FIG 19 Fig. 4 is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along a line HH 'in (a), and (c) is a cross-sectional view taken along a line II' in (a).
21 ist
eine Ansicht, die eine Struktur von Mitteln zum Messen einer zweidimensionalen
Intensitätsverteilung
einer Lichtquelle (Wärmequelle)
unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung
in Ausführungsform
7 zeigt. 21 FIG. 14 is a view showing a structure of means for measuring a two-dimensional intensity distribution of a light source (heat source) using the output efficiency control device arrangement in Embodiment 7. FIG.
22 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors in Ausführungsform
8 der vorliegenden Erfindung zeigt: (a) ist eine Seitenansicht und (b)
ist eine Ansicht in einer -x-Richtung gesehen von einer Ebene, die
parallel zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie J-J' enthält. 22 FIG. 12 is a view showing a structure of an infrared sensor in Embodiment 8 of the present invention: (a) is a side view and (b) is a view in an -x direction as viewed from a plane parallel to a yz plane and FIG contains a line JJ '.
23 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Struktur eines kontaktlosen Thermometers
in Ausführungsform
9 der vorliegenden Erfindung zeigt. 23 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a structure of a non-contact type thermometer in Embodiment 9 of the present invention. FIG.
24 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines herkömmlichen optischen Modulators
zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie K-K' in (a). 24 Fig. 14 is a view showing a structure of a conventional optical modulator: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along a line KK 'in (a).
25 veranschaulicht
das Prinzip der optischen Modulation eines herkömmlichen optischen Modulators. 25 illustrates the principle of optical modulation of a conventional optical modulator.
26 ist
eine Draufsicht einer Matrix aus elliptischen Mikrolinsen des Beugungstyps. 26 FIG. 12 is a plan view of a matrix of diffractive-type elliptic microlenses. FIG.
27 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines optischen Modulators zeigt,
der eine Matrix aus beweglichen Spiegeln verwendet. 27 Fig. 13 is a view showing a structure of an optical modulator using a matrix of movable mirrors.
DIE BESTE AUSFÜHRUNGSART
DER ERFINDUNGTHE BEST VERSION
THE INVENTION
(Ausführungsform
1)(embodiment
1)
1(a) und 1(b) sind
eine von einer unteren Oberfläche
gesehene perspektivische Ansicht, die eine Struktur eines optischen
Modulators in der Ausführungsform
1 zeigt, und eine Seitenansicht davon, wobei 2 eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie A-A' in 1 ist. 1 (a) and 1 (b) FIG. 15 is a perspective view, seen from a lower surface, showing a structure of an optical modulator in Embodiment 1 and a side view thereof. FIG 2 a cross-sectional view along a line AA 'in 1 is.
Im
optischen Modulator der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 1 gezeigt
ist, eine Mikrolinse 3a als erstes Fokussierungsmittel
und eine Mikrolinse 3b als zweites Fokussierungsmittel auf
einer ersten Oberfläche
ausgebildet, die eine Oberfläche
eines lichtdurchlässigen
Substrats 1 ist, das aus Glas oder dergleichen hergestellt
ist und eine Dicke von z. B. 2 mm aufweist. Die Mikrolinsen 3a und 3b sind
einander benachbart vorgesehen, wobei sie eine völlig gleiche Form besitzen.In the optical modulator of the present embodiment, as in FIG 1 shown is a microlens 3a as the first focusing means and a microlens 3b formed as a second focusing means on a first surface, which is a surface of a transparent substrate 1 is made of glass or the like and has a thickness of z. B. 2 mm. The microlenses 3a and 3b are provided adjacent to each other, having a completely same shape.
Eine
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 des Reflexionstyps
ist auf einer zweiten Oberfläche ausgebildet,
die der ersten Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Substrats 1 gegenüberliegt.
Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ist mit ihrer
Mitte an einem Kreuzungspunkt einer vertikalen Linie zu der Ebene
(der ersten Oberfläche),
in der die Linsen ausgebildet sind, die sich von der Mitte einer
Geraden, die die Mitte der Linse 3a mit der Mitte der Linse 3b verbindet,
erstreckt, und der Ebene (der zweiten Oberfläche), in der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgebildet
ist, angeordnet vorgesehen. Mit anderen Worten, in der vorliegenden
Ausführungsform
ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 genau unter
dem Mittelpunkt zwischen den Mikrolinsen 3a und 3b angeordnet.An output power control device 2 The reflection type is formed on a second surface, that of the first surface of the transparent substrate 1 opposite. The output power control device 2 is with its center at a crossing point of a vertical line to the plane (the first surface) in which the lenses are formed extending from the center of a straight line that is the center of the lens 3a with the middle of the lens 3b connects, extends, and the plane (the second surface) in which the output power control device 2 is formed, provided arranged. In other words, in the present embodiment, the output efficiency control device is 2 just below the midpoint between the microlenses 3a and 3b arranged.
In
der vorliegenden Ausführungsform
wurden kreisförmige
Linsen mit einer Öffnung
von 1 mm als die Mikrolinsen 3a und 3b verwendet.
Derartige kreisförmige
Linsen können
durch irgendein Verfahren hergestellt werden. In der vorliegenden
Ausführungsform
wird ein Substrat 1 mit einem Resist beschichtet, wird
das Substrat 1 bei einer Erweichungstemperatur des Resists
oder höher
erwärmt,
um das Fließen
des Resists zu verursachen, und wird der Resist durch die Oberflächenspannung
in eine Bergstruktur geformt.In the present embodiment, circular lenses having an opening of 1 mm were used as the microlenses 3a and 3b used. Such circular lenses can be made by any method. In the present embodiment, a substrate 1 coated with a resist, becomes the substrate 1 is heated at a softening temperature of the resist or higher to cause the flow of the resist, and the resist is formed into a mountain structure by the surface tension.
Obwohl
in der vorliegenden Ausführungsform
kreisförmige
Mikrolinsen verwendet werden, ist die Form der Mikrolinsen nicht
darauf eingeschränkt. Es
können
z. B. rechtwinklige oder elliptische Linsen verwendet werden. Darüber hinaus
kann eine Mikrolinse des Beugungstyps oder eine asphärische Linse durch
einen Halbleiterprozess wie etwa Photolithographie, Ätzen und
Abscheidung hergestellt werden. 3(a) ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel elliptischer Mikrolinsen des Beugungstyps
zeigt. 3(b) ist eine Querschnittsansicht
längs einer
x-z-Ebene einer Mikrolinse in 3(a).
Eine Mikrolinse des Beugungstyps mit einer Binär-/Mehrfachebenen-Struktur in
der Form von Stufen im Querschnitt, wie in 3(b) gezeigt
ist, kann durch wiederholte Photolithographie, wiederholtes Ätzen/wiederholte
Abscheidung dünner
Schichten, was in einem normalen Halbleiterprozess verwendet wird,
in Massenfertigung hergestellt werden. Daher können Mikrolinsen erhalten werden,
die eine hervorragende Produktivität in der Massenfertigung und
eine hervorragende Fertigungsgenauigkeit besitzen.Although circular microlenses are used in the present embodiment, the shape of the microlenses is not limited thereto. It can z. B. rectangular or elliptical lenses are used. In addition, a diffractive type microlens or an aspherical lens can be manufactured by a semiconductor process such as photolithography, etching and deposition. 3 (a) Fig. 10 is a plan view showing an example of diffraction-type elliptic microlenses. 3 (b) is a cross-sectional view along an xz plane of a microlens in 3 (a) , A diffractive type microlens having a binary / multi-level structure in the form of steps in cross section, as in 3 (b) can be mass-produced by repeated photolithography, repetitive etching / repetitive deposition of thin films, which is used in a normal semiconductor process. Therefore, microlenses having excellent productivity in mass production and excellent manufacturing precision can be obtained.
Das
auftreffende Licht 4 mit einem Strahldurchmesser von 0,9
mm trifft z. B. auf die Mikrolinse 3a auf, sodass eine
optische Achse des auftreffenden Lichts 4 einen Winkel θ1 (z. B.
20,2°) in
Bezug auf die in 1(b) gezeigte Richtung
der z-Achse aufweist,
bewegt sich durch das Substrat 1, während seine optische Achse
einen Auftreffwinkel θ (z.
B. 13,3°)
aufweist, und wird auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 fokussiert.
Hier wird das auftreffende Licht 4 reflektiert (Reflexionswinkel θ: z. B.
13,3°),
durch die Mikrolinse 3b kollimiert und als das ausgehende
Licht 5 ausgegeben, wobei die optische Achse einen Ausgangswinkel θ1 (z. B.
20,2°) aufweist.The incident light 4 with a beam diameter of 0.9 mm strikes z. B. on the microlens 3a on, so that an optical axis of the incident light 4 an angle θ1 (e.g., 20.2 °) with respect to the in 1 (b) shown direction of the z-axis, moves through the substrate 1 while its optical axis has an incident angle θ (eg, 13.3 °), and is applied to the output efficiency control device 2 focused. Here is the incident light 4 reflected (reflection angle θ: eg 13.3 °) through the microlens 3b collimated and as the outgoing light 5 output, wherein the optical axis has an output angle θ1 (eg 20.2 °).
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist ein lichtabsorbierendes Element 6 in einem Bereich
der Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Substrats 1 vorgesehen, der von den Bereichen, in denen
die Mikrolinsen 3a und 3b und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgebildet
sind, verschieden ist. Das lichtabsorbierende Element 6 wurde
erzeugt, indem eine Schicht, die eine lichtabsorbierende Funktion
in Bezug auf eine Wellenlänge
des auftreffenden Lichts besitzt, Z. B. eine mit einem Polymer wie
etwa Polyimid und PMMA gemischte Kohlenstoff- oder Phthalocyanin-Verbindung,
beschichtet wurde. Die Struktur und das Verfahren für die Fertigung
des lichtabsorbierenden Elements 6 sind jedoch nicht darauf
eingeschränkt.
Das lichtabsorbierende Element 6 kann durch Aufdampfen
einer organischen Schicht eines Pigments oder dergleichen ausgebildet
werden, die eine lichtabsorbierende Wirkung in Bezug auf eine Wellenlänge des
auftreffenden Lichts besitzt. Ein derartiges lichtabsorbierendes
Element 6 besitzt die Wirkung, das Streulicht im Substrat 1 und
vom Äußeren des
Substrats 1 zu beseitigen und den Rauschabstand des ausgehenden
Lichts 5 zu verbessern.In the present embodiment, a light-absorbing member is 6 in an area of the surface of the transparent substrate 1 provided by the areas where the microlenses 3a and 3b and the output power control device 2 are formed, is different. The light-absorbing element 6 was produced by coating a layer having a light absorbing function with respect to a wavelength of the incident light, for example, a carbon or phthalocyanine compound mixed with a polymer such as polyimide and PMMA. The structure and method for the fabrication of the light-absorbing element 6 but are not limited to this. The light-absorbing element 6 can be formed by vapor-depositing an organic layer of a pigment or the like having a light-absorbing effect with respect to a wavelength of the incident light. Such a light absorbing element 6 has the effect, the scattered light in the substrate 1 and the exterior of the substrate 1 eliminate and the signal to noise ratio of the outgoing light 5 to improve.
In
der vorliegenden Ausführungsform
ist das lichtabsorbierende Element 6 darüber hinaus
an dem Umfang der Mikrolinsen 3a und 3b vorgesehen.
Eine derartige Struktur besitzt den Vorteil, dass nur zugelassen
wird, dass die Bereiche mit zufriedenstellenden Linseneigenschaften
als das erste und zweite Fokussierungsmittel verwendet werden, ohne
den Umfang der Mikrolinsen zu verwenden, wo sich die Linseneigenschaften
wegen der Oberflächenspannung
in Bezug auf das Substrat 1 im Allgemeinen wahrscheinlich
verschlechtern.In the present embodiment, the light-absorbing member is 6 beyond that on the scope of the microlenses 3a and 3b intended. Such a structure has the advantage of only allowing the areas with satisfactory lens properties to be used as the first and second focusing means without using the amount of microlenses where the lens properties are due to the surface tension with respect to the substrate 1 generally likely to worsen.
Die
ebene Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ist
in 1(a) als eine perspektivische Ansicht
gezeigt, wobei die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 z.
B. eine Größe von 100 μm × 100 μm aufweist.
Im Folgenden werden anhand der 2 und 4 die
Struktur und die Fertigungsschritte der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 beschrieben.
In der folgenden Beschreibung der Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 wird
die Struktur beschrieben, wie sie von der Rückseite (der zweiten Oberfläche) das
Substrat 1 gesehen wird, wobei daher die vertikale Beziehung zu
der in 2 entgegengesetzt ist.The planar structure of the output efficiency control device 2 is in 1 (a) shown as a perspective view, wherein the output power control device 2 z. B. has a size of 100 microns × 100 microns. The following are based on the 2 and 4 the structure and manufacturing steps of the output power control device 2 described. In the following description of the structure of the output efficiency control device 2 the structure is described as the substrate from the back (the second surface) 1 Therefore, the vertical relationship with that in FIG 2 is opposite.
Zuerst
werden, wie in 4(a) gezeigt ist, eine
lichtdurchlässige
leitende Schicht 7, die als eine erste Elektrode dient,
und eine reflektierende Schicht 8 in dieser Reihenfolge
auf der Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Substrats 1 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform
wird ein Glassubstrat mit einer Dicke von 2 mm als das Substrat 1 verwendet, wird
eine ITO-Schicht mit einer Dicke von 500 Å auf dem Substrat 1 als
die lichtdurchlässige
leitende Schicht 7 ausgebildet und wird eine Al-Schicht
mit einer Dicke von z. B. 4000 Å als
die reflektierende Schicht 8 ausgebildet.First, as in 4 (a) is shown, a transparent conductive layer 7 serving as a first electrode and a reflective layer 8th in this order on the surface of the transparent substrate 1 educated. In the present embodiment, a glass substrate having a thickness of 2 mm is used as the substrate 1 used, an ITO layer with a thickness of 500 Å on the substrate 1 as the translucent conductive layer 7 formed and is an Al layer having a thickness of z. B. 4000 Å as the reflective layer 8th educated.
Danach
wird eine (nicht gezeigte) Resistmaske auf der reflektierenden Schicht 8 ausgebildet, wobei
die reflektierende Schicht 8 durch Ätzen mit einem Muster mit einer
geeigneten Form versehen wird, wodurch ein erstes Gitter 8a ausgebildet
wird, wie in 4(b) gezeigt ist. Danach
wird, wie in 4(c) gezeigt ist, eine
isolierende Schicht 9 mit einer Dicke von L2 ausgebildet,
um das Gitter 8a abzudecken. In der vorliegenden Ausführungsform
wurde eine SiO2-Schicht mit einer Dicke
von 0,086 μm
als die isolierende Schicht 9 ausgebildet. Die isolierende Schicht 9 wird
verwendet, um einen Kurzschluss zwischen dem ersten Gitter 8a und
dem zweiten Gitter 8b, das später beschrieben wird, zu verhindern.Thereafter, a resist mask (not shown) is formed on the reflective layer 8th formed, wherein the reflective layer 8th is provided by etching with a pattern having a suitable shape, whereby a first grid 8a is trained as in 4 (b) is shown. After that, as in 4 (c) shown is an insulating layer 9 formed with a thickness of L 2 to the grid 8a cover. In the present embodiment, an SiO 2 layer having a thickness of 0.086 μm was used as the insulating layer 9 educated. The insulating layer 9 is used to make a short circuit between the first grid 8a and the second grid 8b , which will be described later, to prevent.
Darüber hinaus
werden eine Opferschicht 10 und eine reflektierende Schicht 8' ausgebildet,
wie in den 4(d) und 4(e) gezeigt
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
wurden eine Polyimid-Schicht mit einer Dicke von 0,3 μm als die
Opferschicht 10 und eine Al-Schicht mit einer Dicke von
z. B. 4000 Å als die
reflektierende Schicht 8' ausgebildet.
Die Opferschicht 10 dient als eine Abstandshalterschicht.
Danach wird eine (nicht gezeigte) Resistmaske auf der reflektierenden
Schicht 8' ausgebildet,
wobei die reflektierende Schicht 8' durch Ätzen mit einem Muster mit einer
geeigneten Form versehen wird, wodurch ein zweites Gitter 8b,
das als eine zweite Elektrode dient, und eine Elektrode 8c ausgebildet
werden, wie in 4(f) gezeigt ist. Das
zweite Gitter 8b ist als mehrere Balken ausgebildet, deren
beide Enden auf der Opferschicht (der Abstandshalterschicht) 10 unterstützt und
mit der Elektrode 8c elektrisch verbunden sind. Schließlich wird
die Opferschicht 10 entfernt. Dies erlaubt, dass ein Raum
mit einem Abstand L3 zwischen dem zweiten
Gitter 8b und der isolierenden Schicht 9 ausgebildet
wird.In addition, become a sacrificial layer 10 and a reflective layer 8th' trained, as in the 4 (d) and 4 (e) is shown. In the present embodiment, a polyimide film having a thickness of 0.3 μm was used as the sacrificial layer 10 and an Al layer having a thickness of z. B. 4000 Å as the reflective layer 8th' educated. The sacrificial layer 10 serves as a spacer layer. Thereafter, a resist mask (not shown) is formed on the reflective layer 8th' formed, wherein the reflective layer 8th' is provided by etching with a pattern having a suitable shape, whereby a second grid 8b serving as a second electrode and an electrode 8c be trained as in 4 (f) is shown. The second grid 8b is formed as a plurality of beams, both ends of which on the sacrificial layer (the spacer layer) 10 supported and with the electrode 8c are electrically connected. Finally, the sacrificial layer becomes 10 away. This allows a space with a distance L 3 between the second grid 8b and the insulating layer 9 is trained.
Wenn
zwischen der ersten Elektrode 7 und der zweiten Elektrode 8b eine
Spannung angelegt wird, kommt das zweite Gitter 8b durch
die elektrostatische Kraft mit der SiO2-Schicht 9 in
Kontakt. Im Ergebnis ändert
sich der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter 8a und 8b.
Dies ermöglicht
sogar, dass die Ausgangsleistung des auftreffenden Lichts von der
Seite des Substrats 1 gesteuert wird.If between the first electrode 7 and the second electrode 8b a voltage is applied, comes the second grid 8b by the electrostatic force with the SiO 2 layer 9 in contact. in the Result changes the distance between the first and the second grid 8a and 8b , This even allows the output power of the incident light from the side of the substrate 1 is controlled.
Eine
Dicke L2 der SiO2-Schicht 9 und
ein Abstand L3 im Raum zwischen dem zweiten
Gitter 8b und der SiO2-Schicht 9 werden
so eingestellt, dass sie L2 = λ/(4ncosθ), L3 = λ/(4cosθ1) erfüllen, wobei der
Brechungsindex der SiO2-Schicht 9 n (z. B. 1,5) ist,
während
die Wellenlänge
des auftreffenden Lichts 4 λ (z. B. 0,5 μm) beträgt. Folglich ist in einem Zustand,
in dem keine Spannung angelegt ist, wie in 2(a) gezeigt
ist, der Abstand zwischen dem ersten Gitter 8a und dem
zweiten Gitter 8b, gesehen von der Seite des auftreffenden
Lichts 4, 1/2 Wellenlänge,
wobei die Phasen des Lichts bei einem Hin- und Rücklauf übereinstimmen. Das heißt, wenn
keine Spannung angelegt ist, arbeitet die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 in
der gleichen Weise wie ein Spiegel, wobei nur das reflektierte Licht 5,
das das gebeugte Licht nullter Ordnung ist, erzeugt wird. Andererseits
ist der Abstand zwischen dem ersten Gitter 8a und dem zweiten
Gitter 8b 1/4 Wellenlänge, wenn
eine Spannung angelegt ist, wie in 2(b) gezeigt
ist. Daher werden die Phasen bei einem Hin- und Rücklauf entgegengesetzt,
wobei der reflektierte Lichtstrahl verschwindet, wodurch das gebeugte Licht 11a und 11b ±1. Ordnung
erzeugt wird. Das heißt,
die Intensität
des reflektierten Lichts 5 oder die Intensität des gebeugten
Lichts 11a und 11b ±1. Ordnung kann moduliert
werden; in der vorliegenden Ausführungsform
wird jedoch dem reflektierten Licht (dem gebeugten Licht nullter
Ordnung) Beachtung geschenkt, wobei das reflektierte Licht moduliert wird.A thickness L 2 of the SiO 2 layer 9 and a distance L 3 in the space between the second grid 8b and the SiO 2 layer 9 are set to satisfy L 2 = λ / (4n cosθ), L 3 = λ / (4 cosθ 1), and the refractive index of the SiO 2 layer 9 n (eg 1.5) while the wavelength of the incident light 4 λ (eg 0.5 μm). Consequently, in a state where no voltage is applied, as in FIG 2 (a) shown is the distance between the first grid 8a and the second grid 8b seen from the side of the incident light 4 , 1/2 wavelength, where the phases of the light coincide in a round trip. That is, when no voltage is applied, the output power control device operates 2 in the same way as a mirror, only the reflected light 5 , which is the zero-order diffracted light, is generated. On the other hand, the distance between the first grid 8a and the second grid 8b 1/4 wavelength when a voltage is applied, as in 2 B) is shown. Therefore, the phases are reversed in a round trip, whereby the reflected light beam disappears, whereby the diffracted light 11a and 11b ± 1. Order is generated. That is, the intensity of the reflected light 5 or the intensity of the diffracted light 11a and 11b ± 1. Order can be modulated; however, in the present embodiment, attention is paid to the reflected light (the zero-order diffracted light), and the reflected light is modulated.
Der
optische Modulator fokussiert das auf die Mikrolinse 3a auftreffende
Licht 4, lenkt das auftreffende Licht 4 auf die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2, kollimiert das reflektierte
Licht, das das gebeugte Licht nullter Ordnung ist, durch die Mikrolinse 3b und
gibt das kollimierte Licht als das ausgehende Licht 5 aus.
Dies ermöglicht,
dass die Leistung des ausgehenden Lichts unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit
einem Bereich moduliert wird, der viel kleiner ist als die Strahldurchmesser
des auftreffenden Lichts 4 und des ausgehenden Lichts 5.
In der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einer
Größe von 100 μm × 100 μm, die wie
oben beschrieben hergestellt worden ist, ist es nicht wahrscheinlich,
dass das zweite Gitter 8b während des Schritts des Schwebens
des zweiten Gitters 8b an der SiO2-Schicht 9 anhaftet.
Folglich kann eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit
einer guten Ausbeute hergestellt werden.The optical modulator focuses this on the microlens 3a incident light 4 , directs the incident light 4 to the output power control device 2 , the reflected light, which is the zero-order diffracted light, collimates through the microlens 3b and gives the collimated light as the outgoing light 5 out. This allows the power of the outgoing light to be reduced using the output power control device 2 is modulated with an area much smaller than the beam diameter of the incident light 4 and the outgoing light 5 , In the output power control device 2 with a size of 100 μm × 100 μm, which has been produced as described above, it is not likely that the second grid 8b during the step of levitating the second grid 8b at the SiO 2 layer 9 adheres. Consequently, an output power control device 2 be prepared with a good yield.
Da
die Größe des Gitterabschnitts
abnimmt, kann darüber
hinaus die Ansprechgeschwindigkeit verbessert werden.There
the size of the grid section
decreases, can about it
In addition, the response speed can be improved.
Darüber hinaus
sind in dem optischen Modulator der vorliegenden Ausführungsform,
wie oben beschrieben worden ist, die Mikrolinsen 3a und 3b und
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 monolithisch
auf den Vorder- und Rückseiten
des lichtdurchlässigen
Substrats 1 integriert. Somit kann ein optischer Modulator
erhalten werden, der hinsichtlich der Struktur stabil ist.Moreover, in the optical modulator of the present embodiment, as described above, the microlenses are 3a and 3b and the output power control device 2 monolithic on the front and back sides of the translucent substrate 1 integrated. Thus, an optical modulator which is stable in structure can be obtained.
In
dem Fall, in dem das auftreffende Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 unter Verwendung
einer Mikrolinse fokussiert wird, ist es erforderlich, die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 genau
im Brennpunkt der Mikrolinse anzuordnen. Im optischen Modulator
der vorliegenden Ausführungsform
kann jedoch der Abstand zwischen der Mikrolinse und der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit
Leichtigkeit genau eingestellt werden, indem nur die Dicke des lichtdurchlässigen Substrats 1 so
vorgeschrieben wird, dass sie der Brennweite der Mikrolinse entspricht.
Folglich kann der Zusammenbau mit guter Genauigkeit ausgeführt werden.In the case where the incident light on the output power control device 2 is focused using a microlens, it is necessary, the output power control device 2 to arrange exactly in the focal point of the microlens. In the optical modulator of the present embodiment, however, the distance between the microlens and the output efficiency control device may 2 be precisely adjusted with ease by only the thickness of the translucent substrate 1 is prescribed so that it corresponds to the focal length of the microlens. Consequently, the assembly can be carried out with good accuracy.
Eine
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung und die Fokussierungsmittel,
die das auftreffende Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung fokussieren,
können
auf getrennten Substraten geschaffen und danach kombiniert werden.
Darüber
hinaus können
ein herkömmlicher
optischer Modulator und eine Mikrolinse kombiniert werden, obwohl
sie nicht integriert werden können.A
Output power control device and the focusing means,
focus the incident light on the output power control device,
can
created on separate substrates and then combined.
About that
can out
a conventional one
optical modulator and a microlens are combined, though
they can not be integrated.
Darüber hinaus
kann anstelle der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung des Reflexionstyps,
die in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet wird, eine Kombination aus einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung,
die in der Form eines Durchlässigkeitstyps
arbeitet, und einem Reflexionsmittel wie etwa einem Spiegel mit
den ersten und zweiten Fokussierungsmitteln wie etwa Mikrolinsen verwendet
werden.Furthermore
may be substituted for the reflection-type output control device,
in the present embodiment
is used, a combination of an output power control device,
in the form of a permeable type
works, and a reflection means such as a mirror with
the first and second focusing means such as microlenses used
become.
In
der vorliegenden Ausführungsform
wird als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung eine Vorrichtung
mit einer Gitterstruktur verwendet, die die Beugung nutzt. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
ist nicht darauf eingeschränkt.
Irgendeine Vorrichtung, die eine Ausgangsleistung des Lichts steuern
kann, kann verwendet werden. Es kann z. B. ein beweglicher Spiegel
mit einer Mikrospiegelstruktur, der durch eine elektrostatische
Kraft gesteuert werden kann, verwendet werden.In
the present embodiment
becomes a device as the output power control device
used with a grid structure that uses the diffraction. The output power control device
is not limited to this.
Any device that control an output power of the light
can, can be used. It can, for. B. a movable mirror
with a micromirror structure created by an electrostatic
Force can be controlled, used.
5 zeigt
eine Struktur im Querschnitt eines optischen Modulators, der einen
beweglichen Spiegel als eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
verwendet. In diesem optischen Modulator sind ein Substrat 20 mit
einem beweglichen Spiegel 24, der auf einer Oberfläche vorgesehen
ist, und ein lichtdurchlässiges
Substrat 22 mit den Mikrolinsen 3a und 3b als
die ersten und zweiten Fokussierungsmittel, die auf einer Oberfläche vorgesehen
sind, in einer derartigen Weise angeordnet, dass der bewegliche Spiegel 24 den
Mikrolinsen 3a und 3b gegenüberliegt. Jeder bewegliche
Spiegel 24 ist genau unter einem Mittelpunkt zwischen den
benachbarten Mikrolinsen 3a und 3b in derselben
Weise wie in der oben erwähnten
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 mit einer Gitterstruktur
angeordnet, reflektiert das Licht 4, das durch die Mikrolinse 3a auftrifft,
und gibt das Licht 4 als das reflektierte Licht 5 durch
die Mikrolinse 3b aus. In dem optischen Modulator mit einer derartigen
Struktur wird die Lichtmodulation nur unter Nutzung der Reflexion
des Lichtes ausgeführt.
Daher gibt es insofern einen Vorteil, als die Ausgangsleistung nicht
von einer Wellenlange des einfallenden Lichts 4 abhängt und
die Vorrichtung leicht zu verwenden ist. 5 Fig. 10 shows a structure in cross section of an optical modulator using a movable mirror as an output power control device. In this optical modulator are a substrate 20 with a movable mirror 24 . which is provided on a surface, and a translucent substrate 22 with the microlenses 3a and 3b as the first and second focusing means provided on a surface are arranged in such a manner that the movable mirror 24 the microlenses 3a and 3b opposite. Every moving mirror 24 is just below a midpoint between the adjacent microlenses 3a and 3b in the same manner as in the above-mentioned output efficiency control device 2 arranged with a grid structure, the light reflects 4 that through the microlens 3a hits, and gives the light 4 as the reflected light 5 through the microlens 3b out. In the optical modulator having such a structure, the light modulation is performed using only the reflection of the light. Therefore, there is an advantage in that the output power is not of a wavelength of the incident light 4 depends and the device is easy to use.
(Ausführungsform
2)(embodiment
2)
6 ist
eine von einer unteren Oberfläche gesehene
perspektivische Ansicht, die eine Grundstruktur eines optischen
Modulators der Ausführungsform
2 zeigt. In 6 sind die gleichen Komponenten
wie diejenigen in 1 durch dieselben Bezugszeichen
wie jene darin bezeichnet, wobei ihre Beschreibung weggelassen ist. 6 FIG. 15 is a perspective view, seen from a lower surface, showing a basic structure of an optical modulator of Embodiment 2. FIG. In 6 are the same components as those in 1 are denoted by the same reference numerals as those therein, and their description is omitted.
Der
optische Modulator der vorliegenden Ausführungsform ist von dem der
oben erwähnten Ausführungsform
1 nur in den Strukturen der ersten Fokussierungsmittel, die das
Licht auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 fokussieren,
und der zweiten Fokussierungsmittel, die das Licht von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 2 ausgeben,
verschieden. In der Ausführungsform
1 werden die kreisförmigen
Mikrolinsen 3a und 3b als die ersten und zweiten
Fokussierungsmittel verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform
sind jedoch die elliptischen Mikrolinsen 3'a und 3'b in einer derartigen Weise vorgesehen,
dass ihre Hauptachsen zueinander benachbart sind.The optical modulator of the present embodiment is different from that of the above-mentioned embodiment 1 only in the structures of the first focusing means which irradiate the light to an output power control device 2 focus, and the second focusing means, the light from the output power control device 2 spend, different. In Embodiment 1, the circular microlenses become 3a and 3b used as the first and second focusing means. However, in the present embodiment, the elliptic microlenses are 3'a and 3 'b provided in such a manner that their major axes are adjacent to each other.
Jede
der elliptischen Mikrolinsen 3'a und 3'b besitzt eine ähnliche elliptische Form, in
der ein Querschnitt in einer Richtung der Dicke allmählich kleiner
wird. Sie sind in einer derartigen Weise konstruiert, dass ein Größenverhältnis einer
Hauptachse zu einer Nebenachse eines Ellipsoids 1/cosθ1 wird, wobei θ1 ein Auftreffwinkel
des auftreffenden Lichts ist.Each of the elliptical microlenses 3'a and 3 'b has a similar elliptical shape in which a cross section gradually becomes smaller in a thickness direction. They are constructed in such a manner that a size ratio of a major axis to a minor axis of an ellipsoid becomes 1 / cosθ1, where θ1 is an incident angle of the incident light.
Wie
oben beschrieben worden ist, sind die Mikrolinsen 3'a und 3'b so konstruiert,
dass sie elliptische Formen in Übereinstimmung
mit dem Auftreffwinkel besitzen, wodurch die in Bezug auf das Licht, das
schräg
auf die Mikrolinse auftrifft, verursachte Aberration verringert
wird, wobei die optische Modulation zufriedenstellend ausgeführt werden
kann.As described above, the microlenses are 3'a and 3 'b are designed to have elliptical shapes in accordance with the angle of incidence, whereby the aberration caused with respect to the light incident obliquely on the microlens is reduced, whereby the optical modulation can be satisfactorily performed.
In
der vorliegenden Ausführungsform
war vorgeschrieben, dass das Größenverhältnis einer Hauptachse
zu einer Nebenachse eines Ellipsoids z. B. bei θ1 = 35° z. B. 1,22 beträgt. Die
Vorrichtung konnte selbst bei einem so großen Auftreffwinkel zufriedenstellend
arbeiten. Insbesondere sind als die elliptischen Mikrolinsen elliptische
Mikrolinsen des Beugungstyps mit einer Binär-/Mehrfachebenen-Struktur,
wie in den 3(a) und (b) gezeigt ist, hinsichtlich
der Fertigung geeignet.In the present embodiment, it has been prescribed that the size ratio of a major axis to a minor axis of an ellipsoid be z. B. at θ1 = 35 ° z. B. is 1.22. The device was able to work satisfactorily even with such a large impact angle. In particular, as the elliptic microlenses, elliptical microlenses of the diffraction type having a binary / multi-level structure as in FIGS 3 (a) and (b) is suitable for manufacturing.
(Ausführungsform
3)(embodiment
3)
Eine
nochmals weitere Ausführungsform
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung
wird beschrieben, indem ein Infrarotsensor beschrieben wird, auf
den die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung angewendet wird.A
yet another embodiment
the output power control device of the present invention
is described by describing an infrared sensor
the output power control device is applied.
In
den Ausführungsformen
1 und 2 hat das Gitter der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung die Form
eines Rechtecks. In Ausführungsform
3 ist eine trapezförmige
Gitterkonfiguration angenommen. Im Folgenden wird die Ausführungsform
3 anhand der Zeichnung beschrieben.In
the embodiments
1 and 2, the grid of the output efficiency control device has the shape
a rectangle. In embodiment
3 is a trapezoidal
Grid configuration assumed. The following is the embodiment
3 described with reference to the drawing.
Die 7 und 8 sind
eine perspektivische Ansicht, die eine Grundstruktur eines Infrarotsensors
zeigt, der eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung aus Ausführungsform
3 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, und eine Querschnittsansicht davon. Ein Infrarotsensor 100 der vorliegenden
Erfindung besitzt eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101,
ein pyroelektrisches Element 103 und eine Linse 105.
Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 und das pyroelektrische Element 103 sind
wie in 8 gezeigt in einem Gehäuse 111 untergebracht.
Die Linse 105 ist an einer oberen Oberfläche des
Gehäuses 111 befestigt.
Die Linse 105 ist z. B. eine Linse des Beugungstyps mit einer
quadratischen Öffnung,
die aus Silicium hergestellt ist, die einen wie in 8 gezeigten
Querschnitt besitzt und die Licht 107 fokussiert, das auf
den Infrarotsensor 100 auftrifft. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 ist
so in dem optischen Weg des durch die Linse 105 fokussierten
Lichts 107 angeordnet, dass sie um einen Winkel von θ2 in Bezug
auf eine Oberfläche
parallel zu der Oberfläche,
an der die Linse 105 befestigt ist, geneigt ist. Das pyroelektrische
Element 103 ist in der Weise angeordnet, dass wenigstens
ein Teil der Lichtausgabe von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auf
das pyroelektrische Element 103 auftrifft.The 7 and 8th FIG. 15 is a perspective view showing a basic structure of an infrared sensor using an output efficiency control device of Embodiment 3 according to the present invention, and a cross-sectional view thereof. FIG. An infrared sensor 100 The present invention has an output power control device 101 , a pyroelectric element 103 and a lens 105 , The output power control device 101 and the pyroelectric element 103 are like in 8th shown in a housing 111 accommodated. The Lens 105 is on an upper surface of the housing 111 attached. The Lens 105 is z. B. a diffraction-type lens having a square opening made of silicon having a as in 8th has shown cross section and the light 107 focused on the infrared sensor 100 incident. The output power control device 101 is so in the optical path of the lens 105 focused light 107 arranged to be at an angle of θ2 with respect to a surface parallel to the surface on which the lens 105 is attached, tilted. The pyroelectric element 103 is arranged in such a manner that at least a part of the light output from the output power control device 101 on the pyroelectric element 103 incident.
9 ist
eine Draufsicht der in den 7 und 8 gezeigten
Linse 105. Wie in 9 gezeigt ist,
ist die Linse 105 in dem Infrarotsensor 100 der vorliegenden
Ausführungsform
eine Linse des Beugungstyps, die eine Öffnung z. B. in Form eines
Quadrats hat und z. B. einen vierstufigen Querschnitt aufweist.
Wie in 9 gezeigt ist, sind in den vier Ecken des Quadrats
in der vorliegenden Ausführungsform Beugungsgitter
gebildet, wodurch eine Fläche
der Öffnung
der Linse erhöht
wird und die Lichtausnutzungseffizienz verbessert wird. 9 is a top view of the in the 7 and 8th shown lens 105 , As in 9 is shown is the lens 105 in the infrared sensor 100 of the present embodiment, a lens of the diffraction type, which has an opening z. B. in the form of a square and z. B. has a four-step cross-section. As in 9 4, diffraction gratings are formed in the four corners of the square in the present embodiment, whereby an area of the opening of the lens is increased and the light utilization efficiency is improved.
Wie
in 7 gezeigt ist, hat das pyroelektrische Element 103 wegen
seiner Leichtigkeit der Fertigung und Kostengünstigkeit allgemein eine rechtwinklige
Form. Allerdings besitzt eine Lichtfleckform auf dem pyroelektrischen
Element, wenn auftreffendes Licht z. B. durch eine normale kreisförmige Linse fokussiert
wird, ebenfalls eine kreisförmige
Form. 10 zeigt ein Beispiel einer
Lichtfleckform auf dem pyroelektrischen Element 103. 10(a) zeigt den Fall, dass das auftreffende
Licht unter Verwendung einer herkömmlichen kreisförmigen Linse
auf das pyroelektrische Element fokussiert wird. Wie aus 10(a) hervorgeht, werden die vier Eckabschnitte des
pyroelektrischen Elements zu einem toten Raum, wo das Licht nicht
auftrifft, sodass nicht das gesamte pyroelektrische Element effektiv
genutzt werden kann.As in 7 is shown has the pyroelectric element 103 because of its ease of manufacture and cost-effectiveness generally a rectangular shape. However, a light spot shape has on the pyroelectric element when incident light z. B. is focused by a normal circular lens, also a circular shape. 10 shows an example of a light spot shape on the pyroelectric element 103 , 10 (a) shows the case that the incident light is focused on the pyroelectric element using a conventional circular lens. How out 10 (a) As is apparent, the four corner portions of the pyroelectric element become a dead space where the light does not impinge, so that the entire pyroelectric element can not be used effectively.
10(b) zeigt eine Lichtfleckform in dem Fall,
dass die Linse 105 wie in Ausführungsform 3 die Form eines
Rechtecks hat. Wie in 10(b) gezeigt ist,
wird ein auf dem pyroelektrischen Element 103 gebildeter
Lichtfleck zu einem Rechteck, dessen Größe kleiner als im Fall der
Verwendung einer kreisförmigen
Linse ist, wobei ein pyroelektrisches Element mit einer kleineren
Fläche
verwendet werden kann, was zu einer Senkung der Kosten führt. Genauer
kann die Fläche
des pyroelektrischen Elements unter Verwendung einer rechtwinkligen
Linse als einer Linse zum Fokussieren von Licht auf das pyroelektrische
Element um 25 % verringert werden. Gleichzeitig wird es möglich zuzulassen,
dass Licht auf das gesamte pyroelektrische Element auftrifft, wodurch
der Pegel eines Ausgangssignals von dem Infrarotsensor gegenüber einem
herkömmlichen Wert
um 25 % oder mehr erhöht
werden kann. 10 (b) shows a light spot shape in the case that the lens 105 as in embodiment 3 has the shape of a rectangle. As in 10 (b) is shown on the pyroelectric element 103 formed light spot to a rectangle whose size is smaller than in the case of using a circular lens, wherein a pyroelectric element can be used with a smaller area, resulting in a reduction in cost. More specifically, the area of the pyroelectric element can be reduced by 25% using a rectangular lens as a lens for focusing light on the pyroelectric element. At the same time, it becomes possible to allow light to strike the entire pyroelectric element, whereby the level of an output signal from the infrared sensor can be increased by 25% or more from a conventional value.
Wenn
wie in Ausführungsform
3 eine Linse mit einer rechtwinkligen Öffnung verwendet wird, wird eine
Lichtfleckform des Lichts, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auftrifft,
wie in 7 gezeigt ist, zu einem Trapez. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Größe der Linse 105 z.
B. 3 mm, ist ihre Brennweite 6 mm und ist der Neigungswinkel θ2 gleich
45°, wobei
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 z. B. an einer
Position in der Mitte zwischen der Linse 105 und dem pyroelektrischen
Element 103 angeordnet ist. Somit ist die Lichtfleckform
ein Trapez mit einer Seite (der unteren Seite) näher zu der Linse 105 von
2,0 mm, einer Seite (der oberen Seite) weiter von der Linse 105 von
1,2 mm und einer Höhe
(z-Richtung) von 2,3 mm.When a lens having a rectangular opening is used as in Embodiment 3, a light spot shape of the light incident on the output power control device becomes 101 hits, as in 7 is shown to a trapeze. In the present embodiment, the size of the lens 105 z. B. 3 mm, its focal length is 6 mm and the inclination angle θ2 equal to 45 °, wherein the output power control device 101 z. B. at a position in the middle between the lens 105 and the pyroelectric element 103 is arranged. Thus, the light spot shape is a trapezoid with one side (the lower side) closer to the lens 105 of 2.0 mm, one side (the upper side) farther from the lens 105 of 1.2 mm and a height (z-direction) of 2.3 mm.
11(a) ist eine Draufsicht der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 aus
Ausführungsform
3 und 11(b) ist eine Querschnittsansicht längs einer
Linie B-B' in 11(a). 11 (a) Fig. 10 is a plan view of the output efficiency control device 101 from embodiment 3 and 11 (b) is a cross-sectional view along a line BB 'in 11 (a) ,
Ein
Substrat 121 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wird
z. B. durch thermisches Oxidieren eines Si-Wafers zum Ausbilden
einer thermischen Oxid schicht mit einer Dicke von 0,1 μm und durch
Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von 0,2 μm durch Niederdruck-Gasphasenabscheidung
nach chemischem Verfahren (im Folgenden LPCVD genannt) zum Ausbilden
einer isolierenden Schicht erhalten. Auf dem Substrat 121 wird
eine Abstandshalterschicht 123 ausgebildet, die z. B. aus
einer mit einer großen
Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist. Auf
der Abstandshalterschicht 123 wird eine elastische Schicht 125 ausgebildet.
In der Ausführungsform
3 wurde die elastische Schicht 125 aus einer Siliciumnitridschicht
ausgebildet, wobei ihre Restspannung verringert war. Wie in 11(b) gezeigt ist, werden die Balken 126 dadurch
ausgebildet, dass die elastische Schicht 125 mit einem
Muster versehen wird, wobei auf den Balken 126 obere reflektierende Schichten 127 ausgebildet
werden. Auf dem Substrat 121 werden untere reflektierende
Balken 128 ausgebildet. Diese reflektierenden Schichten 127 und 128 bestehen
z. B. aus Au mit einer Dicke von 0,1 μm. Wenn das fokussierte Infrarotlicht 115 auf
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 mit einer solchen
Struktur auftrifft, wird auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101,
wie in 11(a) gezeigt ist, ein Lichtfleck 129 des
auftreffenden Lichts in Form eines Trapezes gebildet.A substrate 121 the output power control device 101 is z. By thermally oxidizing a Si wafer to form a thermal oxide layer having a thickness of 0.1 μm and depositing a silicon nitride layer to a thickness of 0.2 μm by low-pressure chemical vapor deposition (hereinafter referred to as LPCVD) for forming an insulating layer. On the substrate 121 becomes a spacer layer 123 trained, the z. B. is made of a doped with a large amount of phosphorus silicon oxide. On the spacer layer 123 becomes an elastic layer 125 educated. In Embodiment 3, the elastic layer became 125 formed of a silicon nitride layer, wherein its residual stress was reduced. As in 11 (b) shown are the bars 126 formed by the elastic layer 125 is provided with a pattern, being on the bar 126 upper reflective layers 127 be formed. On the substrate 121 be lower reflective bars 128 educated. These reflective layers 127 and 128 exist z. B. of Au with a thickness of 0.1 microns. When the focused infrared light 115 to the output power control device 101 with such a structure is detected on the output power control device 101 , as in 11 (a) shown is a spot of light 129 formed of the incident light in the form of a trapezoid.
Wie
in 11(a) gezeigt ist, hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in
Ausführungsform
3 eine Trapezform. Dies entspricht der Verwendung einer rechtwinkligen
Linse, die den Lichtfleck 129 auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wie
oben beschrieben in Form eines wie in 11(a) gezeigten
Trapezes bildet. Wie oben beschrieben wurde, hat die Form des Lichtflecks 129 in Ausführungsform
3 eine obere Seite von 1,2 mm und eine untere Seite von 2,0 mm.
Somit ändert
sich die Breite in y-Richtung. Somit ändert sich bei einem Gitter,
das aus Balken besteht, die wie in einer herkömmlichen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung parallel
zueinander sind, die Anzahl der Balken in dem Lichtfleck in der
Nähe der
oberen Seite und der unteren Seite des Lichtflecks. Dies führt zur
Ungleichförmigkeit
der Beugung an den oberen und an den unteren Positionen. Im Ergebnis
nimmt eine Modulationsefflzienz ab. Im Gegensatz dazu ist die Anzahl
der Balken in dem Lichtfleck 129 bei der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der
vorliegenden Ausführungsform
dadurch, dass die Periode der Balken 126, die ein Gitter
bilden, in Übereinstimmung mit
der Form des Lichtflecks 129 geändert ist, konstant gemacht,
wodurch eine gleichförmige
Beugungserscheinung auftreten kann, was verhindert, dass die Beugungseffizienz
abnimmt.As in 11 (a) is shown has the output power control device 101 in embodiment 3 a trapezoidal shape. This corresponds to the use of a right-angled lens that blocks the light 129 on the output power control device 101 as described above in the form of a like in 11 (a) Trapezes shown forms. As described above, has the shape of the light spot 129 in Embodiment 3, an upper side of 1.2 mm and a lower side of 2.0 mm. Thus, the width changes in the y direction. Thus, in a lattice consisting of beams parallel to each other as in a conventional output efficiency control apparatus, the number of beams in the light spot in the vicinity of the upper side and the lower side of the light spot changes. This leads to the non-uniformity of the diffraction at the upper and lower positions. As a result, a modulation efficiency decreases. In contrast, the number of bars in the light spot is 129 in the output power control device 101 the present embodiment in that the period of bar 126 that form a grid, in accordance with the shape of the light spot 129 is changed, made constant, whereby a uniform diffraction phenomenon can occur, which prevents the diffraction efficiency from decreasing.
Nachfolgernd
wird anhand von 12 ein Beispiel der Schritte
der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 beschrieben.
In 12 sind die gleichen Komponenten wie jene in 11 mit
den gleichen Bezugszeichen wie darin bezeichnet. Ihre Beschreibung
wird weggelassen.Subsequent will be based on 12 an example of the steps of manufacturing the output power control device 101 described. In 12 are the same components as those in 11 with the same reference numerals as designated therein. Your description will be omitted.
Zunächst wird
ein Substrat 121 mit einer isolierenden Schicht darauf
hergestellt. Als ein Substrat wird z. B. ein Siliciumsubstrat oder
dergleichen verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Siliciumsubstrat
verwendet und thermisch oxidiert, um eine Oxidschicht mit einer
Dicke von 0,1 μm auszubilden,
woraufhin durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht mit einer Dicke
von 0,5 μm
abgeschieden wurde.First, a substrate 121 made with an insulating layer on top. As a substrate, for. For example, a silicon substrate or the like is used. In the present embodiment, a silicon substrate was used and thermally oxidized to form an oxide layer having a thickness of 0.1 μm, whereupon a silicon nitride layer having a thickness of 0.5 μm was deposited by LPCVD.
Wie
in 12(a) gezeigt ist, wird daraufhin auf
dem Substrat 121 z. B. durch LPCVD eine Abstandshalterschicht 123 ausgebildet,
die z. B. aus einer mit einer großen Menge Phosphor dotierten
Siliciumoxidschicht hergestellt wird. Die Dicke der Abstandshalterschicht 123 ist
als λ/(4cosθ2) gegeben, wobei λ eine Wellenlänge des
auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffenden Lichts
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
ist die Wellenlänge λ des auftreffenden
Lichts als 10 μm
vorgeschrieben. θ2
bezeichnet einen Neigungswinkel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in
Bezug auf eine Oberfläche
parallel zu einer Oberfläche,
an der eine Linse befestigt ist, d. h. einen Winkel, unter dem Licht
auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft. In der vorliegenden
Ausführungsform
ist wie oben beschrieben θ2
= 45°. Somit
wurde in der vorliegenden Ausführungsform
durch LPCVD eine mit einer großen
Menge Phosphor dotierte Siliciumoxidschicht bis auf eine Dicke von
3,5 μm abgeschieden.As in 12 (a) is then shown on the substrate 121 z. B. by LPCVD a spacer layer 123 trained, the z. B. is made of a doped with a large amount of phosphorus silicon oxide. The thickness of the spacer layer 123 is given as λ / (4cosθ2), where λ is a wavelength of the light incident on an output power control device. In the present embodiment, the wavelength λ of the incident light is prescribed as 10 μm. θ2 denotes an inclination angle of the output efficiency control device 101 with respect to a surface parallel to a surface to which a lens is attached, ie, an angle at which light impinges on the output power control device. In the present embodiment, as described above, θ2 = 45 °. Thus, in the present embodiment, a silicon oxide layer doped with a large amount of phosphorus was deposited by LPCVD to a thickness of 3.5 μm.
Nachfolgend
wird auf der Abstandshalterschicht 123, wie in 12(b) gezeigt ist, eine elastische Schicht 125 mit
einer Dicke von λ/(4cosθ2) ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform
wurde durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht, deren in der Schicht
verbleibende Zugfestigkeit durch Erhöhen des Verhältnisses
des Gehalts an Silicium z. B. auf 200 MPa oder weniger verringert
wurde, bis auf eine Dicke von 3,5 μm ausgebildet.The following is on the spacer layer 123 , as in 12 (b) shown is an elastic layer 125 formed with a thickness of λ / (4cosθ2). In the present embodiment, by LPCVD, a silicon nitride film whose tensile strength remained in the film was increased by increasing the ratio of the content of silicon z. B. was reduced to 200 MPa or less, formed to a thickness of 3.5 microns.
Daraufhin
wird auf der elastischen Schicht 125 ein Resist rotationsbeschichtet,
wobei der Resist Licht ausgesetzt und entwickelt wird, wodurch,
wie in 12(c) gezeigt ist, eine Resistmaske 131 ausgebildet
wird. Daraufhin wird die elastische Schicht 125 durch Trockenätzen mit
einem Muster versehen, um Balken 126 und Öffnungen 132 auszubilden.
Daraufhin wird der Resist 131 entfernt und wird die in
den Öffnungen 132 und
unter den Balken 126 positionierte Abstandshalterschicht 123 durch
isotropes Nassätzen
unter Verwendung gepufferter Flusssäure entfernt. Somit schweben
die Balken 126, wie in 12(e) gezeigt
ist. Im Ergebnis werden beide Enden der Balken 126 an der
Abstandshalterschicht 123 unterstützt.Then it is on the elastic layer 125 a resist is spin-coated, whereby the resist is exposed to light and developed, whereby, as in 12 (c) shown is a resist mask 131 is trained. Then the elastic layer becomes 125 patterned by dry etching to bars 126 and openings 132 train. Then the resist becomes 131 removed and will be in the openings 132 and under the bars 126 positioned spacer layer 123 removed by isotropic wet etching using buffered hydrofluoric acid. Thus, the beams float 126 , as in 12 (e) is shown. As a result, both ends of the bars 126 at the spacer layer 123 supported.
Schließlich wird
auf dem resultierenden Substrat eine reflektierende Schicht, die
z. B. aus Au hergestellt wird, mit einer Dicke von 0,1 μm aufgedampft, wodurch,
wie in 12(f) gezeigt ist, obere reflektierende
Schichten 127 und untere reflektierende Schichten 128 ausgebildet
werden. In den oben erwähnten
Schritten wird eine Gitterstruktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
fertiggestellt.Finally, on the resulting substrate, a reflective layer, the z. B. made of Au, vapor-deposited to a thickness of 0.1 .mu.m, whereby, as in 12 (f) Shown is upper reflective layers 127 and lower reflective layers 128 be formed. In the above-mentioned steps, a lattice structure of the output efficiency control device is completed.
Anhand
von 13 wird der Betrieb der wie oben beschrieben konstruierten
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben. Die gleichen Komponenten
wie jene in 12 sind in 13 mit denselben
Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Ihre Beschreibung wird weggelassen.Based on 13 The operation of the output efficiency control apparatus constructed as described above will be described. The same components as those in 12 are in 13 denoted by the same reference numerals as there. Your description will be omitted.
Die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der Ausführungsform
3 arbeitet dadurch, dass eine zwischen den oberen reflektierenden
Schichten 127 und dem Substrat 121 angelegte Spannung ein-/ausgeschaltet
wird. 13(a) zeigt einen Zustand, in
dem zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und
dem Substrat 121 keine Spannung angelegt ist, wobei die
Balken 126 schweben und zwischen den Balken 126 und
dem Substrat 121 eine Luftschicht 137 gebildet
ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stufenunterschied zwischen den
Oberflächen der
oberen reflektierenden Schichten 127 und den Oberflächen der
unteren reflektierenden Schichten 128 auf einen Wert eingestellt,
der durch λ/(2cosθ2) repräsentiert
ist, wobei z. B. angenommen ist, dass ein Auftreffwinkel, unter
dem das zu modulierende Licht 135 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 auftrifft, θ2 ist (siehe 13)
und eine Wellenlänge
des Lichts 135 λ ist.The output power control device 101 Embodiment 3 operates by having one between the upper reflective layers 127 and the substrate 121 applied voltage is switched on / off. 13 (a) shows a state in which between the upper reflective layers 127 and the substrate 121 no voltage is applied, with the bars 126 float and between the beams 126 and the substrate 121 an air layer 137 is formed. At this time, the step difference between the surfaces of the upper reflective layers 127 and the surfaces of the lower reflective layers 128 set to a value represented by λ / (2cosθ2), where z. B. is assumed that an angle of incidence, below which the light to be modulated 135 to the output power control device 101 is incident, θ2 is (see 13 ) and a wavelength of light 135 λ is.
Zum
Beispiel ist in Ausführungsform
3 θ2 = 45° und λ = 10 μm, sodass
der Wert 7,0 μm
ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Phasendifferenz zwischen dem von
den oberen reflektierenden Schichten 127 reflektierten
Licht und dem von den unteren reflektierenden Schichten 128 reflektierten
Licht im Hin- und Rücklauf
2π, was
einer Wellenlänge
entspricht, wodurch die Phasen übereinstimmen.
Somit dient die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 als
ein normaler Spiegel, wobei das auftreffende Licht 135 zu
gebeugtem Licht 136 nullter Ordnung wird und auf eine Auftreffseite
reflektiert wird.For example, in Embodiment 3, θ2 = 45 ° and λ = 10 μm, so that the value is 7.0 μm. At this time, the phase difference between that of the upper reflective layers 127 reflected light and that of the lower reflective layers 128 reflected light in the return 2π, which corresponds to a wavelength, whereby the phases coincide. Thus, the output efficiency control device serves 101 as a normal mirror, with the incident light 135 to diffracted light 136 zeroth order and is reflected on an impact side.
Wenn
nachfolgend, wie in 13(b) gezeigt ist,
zwischen den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem
Substrat 121 eine Spannung angelegt wird, bilden die oberen
reflektierenden Schichten 127, die obere Elektroden sind,
und das Substrat 121, das eine untere Elektrode ist, einen
Kondensator, zwischen dem die Luftschicht 137 und eine
auf der Oberfläche
des Substrats 121 liegende isolierende Schicht (nicht gezeigt)
liegt. Die oberen reflektierenden Schichten 127 werden
z. B. positiv geladen und das Substrat 121 wird z. B. negativ
geladen. Zwischen den Ladungen wird eine elektrostatische Anziehungskraft
bewirkt, sodass die Balken 126 zur Seite des Substrats 121 angezogen
werden, bis sie, wie in 13(b) gezeigt
ist, mit der Oberfläche
des Substrats 121 in Kontakt gelangen. Zu diesem Zeitpunkt ist
der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der oberen reflektierenden
Schichten 127 und den Oberflächen der unteren reflektierenden
Schichten 128 auf einen Wert eingestellt, der durch λ/(4cosθ2), z. B.
3,5 μm in
Ausführungsform
3, gegeben ist. Somit wird die Phasendifferenz zwischen dem von
den Oberflächen
der oberen reflektierenden Schichten 127 reflektierten
Licht und dem von den Oberflächen der
unteren reflektierenden Schichten 128 reflektierten Licht
im Hin- und Rücklauf π, was einer
halben Wellenlänge
entspricht. Somit verschwinden diese Lichtbalken. Im Ergebnis wird
gebeugtes Licht nullter Ordnung beseitigt und gebeugtes Licht, das
von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden ist, ausgegeben.
Wenn Z. B., wie in 13(b) gezeigt ist, zwischen
den oberen reflektierenden Schichten 127 und dem Substrat 121 eine
Spannung angelegt wird, wird gebeugtes Licht 138a bzw. 138b ±1. Ordnung mit
einer Beugungseffizienz von 41 % erzeugt.If following, as in 13 (b) shown is between the upper reflective layers 127 and the substrate 121 a voltage is applied, forming the upper reflective layers 127 , which are upper electrodes, and the substrate 121 , which is a lower electrode, a capacitor between which the air layer 137 and one on the surface of the substrate 121 lying insulating layer (not shown) is located. The upper reflective layers 127 be z. B. positively charged and the substrate 121 is z. B. negatively charged. Between the charges an electrostatic attraction is effected, so that the bars 126 to the side of the substrate 121 be attracted until they, as in 13 (b) shown with the surface of the substrate 121 get in touch. At this time, the step difference between the surfaces of the upper reflective layers 127 and the surfaces of the lower reflective layers 128 set to a value denoted by λ / (4cosθ2), e.g. B. 3.5 microns in Embodiment 3, is given. Thus, the phase difference between that of the surfaces of the upper reflective layers becomes 127 reflected light and that of the surfaces of the lower reflective layers 128 reflected light in the return π, which corresponds to half a wavelength. Thus, these light bars disappear. As a result, zeroth-order diffracted light is eliminated and diffracted light different from zero-order diffracted light is output. If eg, as in 13 (b) is shown between the upper reflective layers 127 and the substrate 121 When a voltage is applied, it becomes diffracted light 138a respectively. 138b ± 1. Order produced with a diffraction efficiency of 41%.
Tatsächlich werden
die Balken 126 in der Nähe
der Abschnitte (Abschnitt C und Abschnitt D in 11(a))
an beiden Enden jedes Balkens 126, die an der Abstandshalterschicht 123 unterstützt sind, nicht
vollständig
zu dem Substrat 121 angezogen. Somit werden die Balken 126,
wie in 11(a) gezeigt ist, in einer
Längsrichtung
länger
als der Lichtfleck 129 auftreffenden Lichts gemacht, wodurch
verhindert wird, dass Licht in diese unvollständigen Operationsabschnitte
eintritt, um zu verhindern, dass das Modulationsverhältnis abnimmt.Actually, the bars are 126 near the sections (section C and section D in 11 (a) ) at both ends of each beam 126 attached to the spacer layer 123 are not fully supported to the substrate 121 dressed. Thus the bars become 126 , as in 11 (a) is shown longer in a longitudinal direction than the light spot 129 incident light, thereby preventing light from entering these incomplete sections of operation to prevent the modulation ratio from decreasing.
Gemäß dem oben
erwähnten
Betrieb ist es in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 der Ausführungsform
3 möglich,
die Intensität
des gebeugten Lichts nullter Ordnung durch Ein-/Ausschalten einer
angelegten Spannung zu modulieren.According to the above-mentioned operation, it is in the output efficiency control device 101 Embodiment 3, it is possible to modulate the intensity of the zero-order diffracted light by turning on / off an applied voltage.
Nachfolgend
wird die Konfiguration eines Gitterabschnitts der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in
Ausführungsform
3 und insbesondere die Einstellung einer Periode des Gitters beschrieben.
In dem Infrarotsensor 100 aus Ausführungsform 3 trifft auf die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 anstelle von kollimiertem
Licht fokussiertes Licht auf. Somit haben die Erfinder der vorliegenden
Erfindung Folgendes festgestellt: In der Mitte in der y-Richtung
in dem Gitterabschnitt der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 wird
(wenn keine Spannung angelegt wird) eine Beugungseffizienz nullter Ordnung
von nahezu 100 % erhalten; allerdings ist ein Auftreffwinkel, wie
durch einen Winkel β in 11(b) gezeigt ist, an dem Umfang in der
y-Richtung geneigt, sodass die Beugungseffizienz allmählich abnimmt.
Aus dem gleichen Grund nimmt die Beugungseffizienz nullter Ordnung
von 0 % am Umfang des Gitters zu, wenn eine Spannung angelegt wird,
wobei die Modulationseffizienz der Lichtmenge als Ganzes abnimmt.
Allerdings haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung das Folgende
festgestellt: Wenn eine Periode Λ des
Gitters das Siebenfache oder mehr der Wellenlänge λ des auftreffenden Lichts ist
(Λ/λ°≥ 7) , ist
die Verringerung der Beugungseffizienz selbst in dem Fall klein,
dass das Licht schräg
auftrifft, wobei das auftreffende Licht als fokussiertes Licht in
dem Infrarotsensor 100 kein Problem verursacht. Somit wird
die minimale Periode Λ in
dem Abschnitt C aus 11(a) in Ausführungsform
3 so eingestellt, dass sie z. B. 70 μm ist.Hereinafter, the configuration of a grating portion of the output efficiency control device will be described 101 in Embodiment 3, and in particular, the adjustment of one period of the grating. In the infrared sensor 100 from Embodiment 3 encounters the output efficiency control device 101 focused light instead of collimated light. Thus, the inventors of the present invention have found that: in the middle in the y direction in the grating portion of the output efficiency control device 101 For example, when no voltage is applied, a zero-order diffraction efficiency of nearly 100% is obtained; however, an angle of incidence is, as by an angle β in 11 (b) is tilted at the circumference in the y-direction, so that the diffraction efficiency gradually decreases. For the same reason, the zero-order diffraction efficiency of 0% at the periphery of the grating increases when a voltage is applied, and the modulation efficiency of the amount of light as a whole decreases. However, the inventors of the present invention have found the following: When a period Λ of the grating is seven times or more the wavelength λ of the incident light (Λ / λ ° ≥ 7), the reduction of the diffraction efficiency is small even in the case that Incident light, wherein the incident light as focused light in the infrared sensor 100 no problem caused. Thus, the minimum period Λ in the section C becomes 11 (a) set in embodiment 3 so that they z. B. 70 microns.
Darüber hinaus
wird die Periode Λ des
Gitters wie oben beschrieben in Ausführungsform 3 in Übereinstimmung
mit der Form des Lichtflecks des auftreffenden Lichts geändert. Genauer
wird unter der Annahme, dass die Brennweite der Linse 105 f
ist und dass die Länge
einer Seite der quadratischen Linse 105 L ist, vorgeschrieben,
dass die Periode Λ des
Gitters in dem Abschnitt D in 16(a) wenigstens
das (2f + L tanθ2)/(2f – L tanθ2)-fache
der Periode Λ in
dem Abschnitt C ist. Da in der Ausführungsform 3 f = 6 mm, L =
3 mm und θ2
= 45° ist,
wird z. B. in Ausführungsform
3 vorgeschrieben, dass die Periode Λ des Gitters in dem Abschnitt
D 117 μm
oder mehr ist, was das 1,67-fache der Periode Λ in dem Abschnitt C ist.Moreover, the period Λ of the grating as described above in Embodiment 3 is changed in accordance with the shape of the light spot of the incident light. More precisely, assuming that the focal length of the lens 105 f is and that the length of one side of the square lens 105 L is prescribed, that the period Λ of the grid in the section D in 16 (a) is at least (2f + L tanθ2) / (2f-L tanθ2) times the period Λ in the portion C. Since in the embodiment 3 f = 6 mm, L = 3 mm and θ 2 = 45 °, z. For example, in Embodiment 3, it is prescribed that the period Λ of the grating in the section D be 117 μm or more, which is 1.67 times the period Λ in the section C.
Wie
oben beschrieben wurde, wurde die Beugung gemäß der Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 101 in
irgendeinem Abschnitt des Gitters in Be zug auf einen Lichtfleck
in Form eines Trapezes gleichförmig
ausgeführt,
wobei eine hohe Modulationseffizienz erhalten werden konnte.As described above, the diffraction became according to the structure of the output efficiency control device 101 in any portion of the grating with respect to a light spot in the form of a trapezoidal uniform, wherein a high modulation efficiency could be obtained.
In
der in den 32 und 33 gezeigten
herkömmlichen
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung wird der Stufenunterschied zwischen
den Oberflächen
der oberen reflektierenden Schichten und der Oberflächen der
unteren reflektierenden Schichten von 1/2 einer verwendeten Wellenlänge auf
1/4 davon geändert,
wobei vorgeschrieben ist, dass der Auftreffwinkel 0° ist, d.
h., es wird veranlasst, dass Licht vertikal auftrifft, wodurch auftreffendes
Licht moduliert wird. Da veranlasst wurde, dass Licht vertikal auf
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft, war es in einer
solchen Struktur aber schwierig, gebeugtes Licht nullter Ordnung
von dem auftreffenden Licht zu trennen, sodass somit als ausgehendes Licht
gebeugtes Licht genutzt wurde, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung
verschieden war. Somit war die Lichtausnutzungseffizienz äußerst niedrig.
In der oben erwähnten
herkömmlichen
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung haben die Erfinder der vorliegenden
Erfindung das Folgende festgestellt: Wenn veranlasst wird, dass
Licht schräg
auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft, indem die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung geneigt wird, um gebeugtes Licht
nullter Ordnung zu nutzen, wird die Phasendifferenz zu einem Zeitpunkt
der Ansteuerung nicht zu einem geeigneten Wert, sodass die Modulationseffizienz
abnimmt.In the in the 32 and 33 In the conventional output power control apparatus shown in FIG. 1, the step difference between the surfaces of the upper reflective layers and the surfaces of the lower reflective layers is changed from ½ of a wavelength used to 1/4 thereof, wherein the angle of incidence is prescribed to be 0 °, ie light is caused to impinge vertically, thereby modulating incident light. Since light was caused to be vertical to the output power control device However, in such a structure, it was difficult to separate diffracted light of zeroth order from the incident light, so that light diffracted as outgoing light was used, which was different from zero order diffracted light. Thus, the light utilization efficiency was extremely low. In the above-mentioned conventional output efficiency control apparatus, the inventors of the present invention have found the following. When light is caused to strike the output efficiency control device obliquely by tilting the output efficiency control device to use zero-order diffracted light, the Phase difference at a timing of the drive not to an appropriate value, so that the modulation efficiency decreases.
Im
Gegensatz dazu wird der Stufenunterschied zwischen den oberen reflektierenden
Schichten 127 und den unteren reflektierenden Schichten 128 in
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform 3 in Übereinstimmung
mit dem Wert des Auftreffwinkels θ2 als λ/(2cosθ2) bzw. λ/(4cosθ2) eingestellt. Infolgedessen
kann gebeugtes Licht nullter Ordnung leicht getrennt werden, ohne
die Modulationseffizienz zu verringern.In contrast, the step difference between the upper reflective layers 127 and the lower reflective layers 128 in the output efficiency control device of Embodiment 3 is set in accordance with the value of the incident angle θ2 as λ / (2cosθ2) and λ / (4cosθ2), respectively. As a result, zeroth-order diffracted light can be easily separated without decreasing the modulation efficiency.
Wie
oben beschrieben wurde, kann in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform
in dem Gitterabschnitt eine gleichförmige Beugungswirkung erhalten
werden, wobei sich die Modulationscharakteristiken nicht teilweise
verschlechtern. Die Konfiguration des Gitters (der Stufenunterschied
zwischen den oberen reflektierenden Schichten und den unteren reflektierenden Schichten,
die Periode der Balken usw.) wird in Übereinstimmung mit den Bedingungen,
unter denen Licht auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft,
d. h. mit einem Auftreffwinkel, mit der Form eines Lichtflecks,
den das auftreffende Licht auf dem Gitter bildet, und dergleichen
ausgelegt, wodurch ermög licht
wird, dass Licht schräg
und nicht vertikal auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftrifft.
Im Ergebnis kann als ausgehendes Licht leicht gebeugtes Licht nullter
Ordnung erhalten werden, ohne die Modulationseffizienz zu verringern.
Somit kann unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
ein miniaturisierter Infrarotsensor mit hoher Lichtausnutzungseffizienz
und hoher Empfindlichkeit geschaffen werden.As
can be described in the output power control device
the present embodiment
obtained in the grid section, a uniform diffraction effect
where the modulation characteristics are not partial
deteriorate. The configuration of the grid (the step difference
between the upper reflective layers and the lower reflective layers,
the period of the bars, etc.) is determined in accordance with the conditions
under which light impinges on the output power control device,
d. H. with an angle of incidence, with the shape of a light spot,
the incident light forms on the grid, and the like
designed, which made light
will that light oblique
and does not impinge vertically on the output power control device.
As a result, light slightly diffracted as the outgoing light can become zeroth
Order can be obtained without reducing the modulation efficiency.
Thus, by using the output power control device
a miniaturized infrared sensor with high light utilization efficiency
and high sensitivity.
In
Ausführungsform
3 ist insbesondere der Fall beschrieben worden, dass eine Linse
zum Fokussieren von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
auftreffendem Licht eine rechtwinklige Öffnung hat und dass die Konfiguration
des Gitters so konstruiert ist, dass sie in Übereinstimmung mit der Form
eines Lichtflecks von zu fokussierendem Licht ein Trapez ist. Allerdings
sind die Form der Linse und die Konfiguration des Gitters darauf
nicht beschränkt. Selbst
dann, wenn eine Linse eine Öffnung
mit einer anderen Form hat, in der die Anzahl der Balken in einem
Lichtfleck von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffendem
Licht verschieden ist, wird durch das Einstellen der Konfiguration
des Gitters in Übereinstimmung
mit der Form des Lichtflecks kein Problem verursacht. Darüber hinaus
ist es nicht besonders erforderlich, dass sich die Periode des Gitters
in seiner Längsrichtung
gemäß einer
linearen Funktion ändert.
Eine Funktion, die eine geeignete Konfiguration in Übereinstimmung
mit der Form eines auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftreffendem
Lichtflecks repräsentiert,
sollte geeignet ausgewählt
werden.In
embodiment
3, in particular, the case has been described that a lens
for focusing on the output power control device
incident light has a right-angled opening and that the configuration
of the grid is designed so that it is in accordance with the form
of a light spot of light to be focused is a trapezoid. Indeed
are the shape of the lens and the configuration of the grid on it
not limited. Even
then when a lens has an opening
with a different shape, in which the number of bars in one
Light spot of incident on the output power control device
Light is different, by adjusting the configuration
of the lattice in accordance
caused no problem with the shape of the light spot. Furthermore
It is not particularly required that the period of the grid
in its longitudinal direction
according to a
linear function changes.
A function that has a suitable configuration in accordance
in the form of an incident on the output power control device
Represents light spots,
should be selected appropriately
become.
(Ausführungsform
4)(embodiment
4)
Anhand
von 14 wird ein Infrarotsensor der Ausführungsform
4 gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.Based on 14 An infrared sensor of the embodiment 4 according to the present invention will be described.
Der
Infrarotsensor der Ausführungsform
4 unterscheidet sich von dem der Ausführungsform 3 nur in der Struktur
einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung. Somit wird die Beschreibung
einer schematischen Struktur des Infrarotsensors in der folgenden
Beschreibung weggelassen und nur die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
beschrieben.Of the
Infrared sensor of the embodiment
4 differs from that of Embodiment 3 only in the structure
an output power control device. Thus, the description becomes
a schematic structure of the infrared sensor in the following
Described and omitted only the output power control device
described.
14 ist
eine Ansicht, die eine Struktur einer Ausgangsieistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
4 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie E-E' in (a). 14 FIG. 12 is a view showing a structure of an output efficiency control device of Embodiment 4: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along a line EE 'in (a).
Wie
in 14(b) gezeigt ist, besitzt eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der
Ausführungsform
4 ein Substrat 192, auf dem ein Gitter des Reflexionstyps
ausgebildet ist. Das Substrat 192 wird z. B. durch thermisches
Oxidieren eines Si-Substrats
zum Ausbilden einer thermischen Oxidschicht mit einer Dicke von
0,1 μm,
Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke von 0,2 μm durch LPCVD
und Ausbilden einer isolierenden Schicht hergestellt. Auf dem Substrat 192 wird
eine Abstandshalterschicht 193 ausgebildet, die z. B. aus
einer mit einer großen
Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt wird. Auf
der Abstandshalterschicht 193 werden eine elastische Schicht 194 und
Balken 195 bereitgestellt, die durch Versehen der elastischen
Schicht 194 mit einem Muster in einer vorgegebene Form
gebildet werden. Die elastische Schicht 194 wird z. B.
aus einer Siliciumnitridschicht hergestellt, wobei ihre Restkraft
verringert ist. Auf den Balken 195 werden obere reflektierende
Schichten 196 ausgebildet. Darüber hinaus werden auf dem Substrat 192 durch Öffnungen 199,
die gleichzeitig mit dem Balken 195 ausgebildet werden,
untere reflektierende Schichten 197 ausgebildet. Die reflektierenden
Schichten 196 und 197 werden Z. B. aus Au mit
einer Dicke von 0,1 μm
hergestellt.As in 14 (b) has an output power control device 190 Embodiment 4, a substrate 192 on which a grating of the reflection type is formed. The substrate 192 is z. By thermally oxidizing a Si substrate to form a thermal oxide layer having a thickness of 0.1 μm, depositing a silicon nitride layer to a thickness of 0.2 μm by LPCVD, and forming an insulating layer. On the substrate 192 becomes a spacer layer 193 trained, the z. B. is made of a doped with a large amount of phosphorus silicon oxide. On the spacer layer 193 become an elastic layer 194 and beams 195 provided by providing the elastic layer 194 be formed with a pattern in a predetermined shape. The elastic layer 194 is z. B. made of a silicon nitride layer, with their residual power is reduced. On the beam 195 become upper reflective layers 196 educated. In addition, be on the substrate 192 through openings 199 that coincide with the beam 195 be formed, lower reflective layers 197 educated. The reflective layers 196 and 197 For example, are made of Au with a thickness of 0.1 microns.
In
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 mit einer solchen
Struktur bildet auftreffendes fokussiertes Infrarotlicht 191 einen
Lichtfleck 198 mit einer wie in 14(a) gezeigten
Form.In the output power control device 190 with such a structure, incident focused infrared light forms 191 a light spot 198 with a like in 14 (a) shown form.
Wie
aus 14(a) selbstverständlich ist,
unterscheidet sich die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der
Ausführungsform
4 von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
3, die in 11 gezeigt ist, in der ebenen
Konfiguration eines durch die Balken 195 und durch die Öffnungen 199 ausgebildeten
Gitters. Die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der
Ausführungsform
6 ist dadurch charakterisiert, dass die Periode des Gitters in der
Längsrichtung
der Balken größer hergestellt
ist und dass die Längen
aller Balken 195 gleich hergestellt sind. 22 zeigt
als ein Beispiel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 den Fall,
dass die beiden Enden der Balken 195 an Umfängen positioniert
sind, die in dem gleichen Punkt zentriert sind.How out 14 (a) of course, the output power control device is different 190 Embodiment 4 of the output efficiency control device of Embodiment 3 shown in FIG 11 is shown in the planar configuration of one through the bars 195 and through the openings 199 trained grid. The output power control device 190 Embodiment 6 is characterized in that the period of the grating in the longitudinal direction of the beams is made larger, and that the lengths of all beams 195 are made equal. 22 FIG. 14 shows as an example the output efficiency control device 190 the case that the two ends of the bars 195 are positioned at circumferences centered at the same point.
Wie
aus 11(a) selbstverständlich ist, sind
die Längen
der Balken in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform
3 nicht gleich. Somit werden die Balken gemäß dem Anlegen einer Spannung
in abnehmender Reihen folge der Länge
angezogen, während
die Balken in zunehmender Reihenfolge der Länge in eine ursprüngliche Position
zurückkehren,
wenn eine Spannung ausgeschaltet wird. Im Ergebnis werden die Übergangszeiten,
d. h die Anstiegs- und Abfallzeiten des Ein/Aus des Lichts, länger, sodass
die Ansteuerfrequenz nicht hoch gemacht werden kann. Zum Beispiel
ist es erforderlich, die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit hoher Geschwindigkeit
anzusteuern, wenn unter Verwendung eines Infrarotsensors mit einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
innerhalb einer kurzen Zeitdauer eine hochgenaue Messung durchgeführt wird.
Allerdings begrenzt in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der
Ausführungsform
3 der Grenzwert eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs die Genauigkeit
des Infrarotsensors.How out 11 (a) of course, the lengths of the beams in the output efficiency control device of Embodiment 3 are not equal. Thus, according to the application of a voltage, the bars are tightened in decreasing order of length while the bars return to an original position in increasing order of length when a voltage is turned off. As a result, the transition times, i. h the rise and fall times of the on / off of the light, longer, so that the driving frequency can not be made high. For example, it is necessary to drive the output efficiency control device at a high speed when a highly accurate measurement is performed within a short period of time using an infrared sensor having an output efficiency control device. However, in the output efficiency control apparatus of the embodiment 3, the limit value of high-speed operation limits the accuracy of the infrared sensor.
Im
Gegensatz dazu sind die Längen
aller Balken 195 in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 aus
Ausführungsform
4 gleich, sodass die Balken vollständig gleichzeitig arbeiten,
wenn eine Spannung ein-/ausgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass
eine Operation des Ein/Aus der Lichts innerhalb sehr kurzer Zeitdauer
ausgeführt
wird. Im Ergebnis kann die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit einer
hohen Frequenz angesteuert werden und ermöglicht der Infrarotsensor,
der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 der Ausführungsform
4 verwendet, eine Detektion mit einer hohen Genauigkeit durchzuführen.In contrast, the lengths of all bars 195 in the output power control device 190 from Embodiment 4, so that the bars operate completely simultaneously when a voltage is turned on / off. This allows an operation of light on / off to be performed within a very short period of time. As a result, the output power control device can be driven at a high frequency and allows the infrared sensor including the output power control device 190 Embodiment 4 uses to perform detection with high accuracy.
Zum
Beispiel ist es in der Ausführungsform
4 der Fall, dass die beiden Enden der Balken 195 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 190 an
Umfängen
positioniert sind, die in dem gleichen Punkt zentriert sind. Allerdings
können
die beiden Enden auf irgendeiner Kurve sein, solange die Längen der Balken 195 gleich
sind. Zum Beispiel kann dadurch, dass die Mitte in der Breitenrichtung
der jeweiligen Balken 195 an einem Ende auf einer Geraden
angeordnet wird, die Größe der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung,
die einen Lichtfleck mit derselben Größe modulieren kann, verringert
werden.For example, in embodiment 4, it is the case that the two ends of the beams 195 the output power control device 190 are positioned at circumferences centered at the same point. However, the two ends can be on any curve as long as the lengths of the bars 195 are the same. For example, by having the center in the width direction of the respective beams 195 is arranged at one end on a straight line, the size of the output power control device capable of modulating a light spot of the same size can be reduced.
In
der Ausführungsform
4 ist als ein Beispiel des Infrarotsensors die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
beschrieben worden, in der die Längen aller
Balken, die das Gitter bilden, gleich sind. Allerdings ist die vorliegende
Erfindung darauf nicht beschränkt.
Es sollte gewürdigt
werden, dass z. B. selbst dann die gleiche Wirkung erhalten werden kann,
wenn die Längen
aller Balken, die das Gitter bilden, in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung des
optischen Modulators der Anzeigevorrichtung dieselben sind.In
the embodiment
4 is an output power control device as an example of the infrared sensor
been described, in which the lengths of all
Beams that make up the grid are the same. However, the present one is
Invention not limited thereto.
It should be appreciated
be that z. B. even then the same effect can be obtained
if the lengths
all beams forming the grating in the output power control device of the
optical modulator of the display device are the same.
(Ausführungsform
5)(embodiment
5)
Anhand
der 15 bis 17 wird
ein Infrarotsensor der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Infrarotsensor der
Ausführungsform
5 unterscheidet sich von dem der Ausführungsform 3 nur in der Struktur
einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung. Somit wird die Beschreibung
einer schematischen Struktur des Infrarotsensors weggelassen und
nur die Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung beschrieben.Based on 15 to 17 An infrared sensor of Embodiment 5 of the present invention will be described. The infrared sensor of Embodiment 5 differs from that of Embodiment 3 only in the structure of an output efficiency control device. Thus, the description of a schematic structure of the infrared sensor will be omitted, and only the structure of the output efficiency control device will be described.
15(a) ist eine Ansicht, die eine Struktur einer
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform
5 zeigt: (a) ist eine Draufsicht und (b) ist eine Querschnittsansicht
längs einer
Linie F-F' in (a).
Wie in 15(b) gezeigt ist, besitzt
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform
5 ein Substrat 221, auf dem ein Gitter des Reflexionstyps
ausgebildet ist. Das Substrat 221 wird z. B. durch thermisches
Oxidieren eines Si-Substrats zum Ausbilden einer thermischen Oxidschicht
mit einer Dicke von 0,1 μm
und durch Abscheiden einer Siliciumnitridschicht bis auf eine Dicke
von 0,2 μm durch
LPCVD und dadurch Ausbilden einer isolierenden Schicht hergestellt.
Auf dem Substrat 221 sind erste Säulen 222 vorgesehen.
Die ersten Säulen 222 werden
z. B. dadurch ausgebildet, dass durch LPCVD polykristallines Silicium
abgeschieden und strukturiert wird. An dem Umfang des Substrats 221 ist
eine Abstandshalterschicht 223 vorgesehen, die z. B. aus
einer mit einer großen
Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist. 15 (a) FIG. 12 is a view showing a structure of an output efficiency control device. FIG 200 Embodiment 5 shows: (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along a line FF 'in (a). As in 15 (b) is shown has the output power control device 200 Embodiment 5, a substrate 221 on which a grating of the reflection type is formed. The substrate 221 is z. By thermally oxidizing a Si substrate to form a thermal oxide layer having a thickness of 0.1 μm and depositing a silicon nitride layer to a thickness of 0.2 μm by LPCVD, thereby forming an insulating layer. On the substrate 221 are first pillars 222 intended. The first pillars 222 be z. B. formed by the fact that polycrystalline silicon is deposited and patterned by LPCVD. At the periphery of the substrate 221 is a spacer layer 223 provided, the z. B. is made of a doped with a large amount of phosphorus silicon oxide.
Darüber hinaus
hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 eine elastische
Schicht 224 und zweite Säulen 225 sowie Balken 226,
die dadurch ausgebildet sind, dass die elastischen Schicht 224 mit
einem Muster in einer vorgegebenen Form versehen ist. Die zweiten
Säulen 225 sind
auf den ersten Säulen 222 vorgesehen.
In der Ausführungsform
5 besteht die elastische Schicht 224 aus einer Siliciumnitridschicht,
deren Restkraft verringert ist. Auf den zweiten Säulen 225 sind
reflektierende Schichten 227 ausgebildet und auf den Balken 226 sind
reflektierende Schichten 228 ausgebildet. Diese reflektierenden
Schichten 227 und 228 sind z. B. aus Au mit einer
Dicke von 0,1 μm
hergestellt.In addition, the output power control device has 200 an elastic layer 224 and second columns 225 as well as beams 226 , that one are formed by that the elastic layer 224 is provided with a pattern in a predetermined shape. The second columns 225 are on the first columns 222 intended. In Embodiment 5, the elastic layer is made 224 of a silicon nitride layer whose residual force is reduced. On the second columns 225 are reflective layers 227 trained and on the beam 226 are reflective layers 228 educated. These reflective layers 227 and 228 are z. B. made of Au with a thickness of 0.1 microns.
Nachfolgend
wird anhand von 16 ein Beispiel der Schritte
der Fertigung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der
Ausführungsform
5 beschrieben.The following is based on 16 an example of the steps of manufacturing the output power control device 200 Embodiment 5 described.
Die
gleichen Komponenten wie jene in 15 sind
in 16 durch die gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet.
Ihre Beschreibung wird weggelassen. Im Folgenden werden anhand von 16 die
Fertigungsschritte in geordneter Weise beschrieben.The same components as those in 15 are in 16 denoted by the same reference numerals as there. Your description will be omitted. The following are based on 16 the production steps described in an orderly manner.
Zunächst wird
z. B. ein Siliciumsubstrat thermisch oxidiert, um eine Oxidschicht
mit einer Dicke von 0,1 μm
auszubilden, und z. B. durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht bis
auf eine Dicke von z. B. 0,5 μm
abgeschieden, um eine isolierende Schicht zu bilden, wodurch ein
Substrat 221 hergestellt wird. Daraufhin wird z. B. durch
LPCVD auf dem Substrat 221 polykristallines Silicium abgeschieden
und z. B. durch Trockenätzen
mit einem Muster versehen, wodurch, wie in 16(a) gezeigt
ist, erste Säulen 222 ausgebildet
werden.First, z. For example, a silicon substrate is thermally oxidized to form an oxide layer having a thickness of 0.1 μm, and z. B. by LPCVD a silicon nitride layer to a thickness of z. B. 0.5 microns deposited to form an insulating layer, whereby a substrate 221 will be produced. Then z. By LPCVD on the substrate 221 deposited polycrystalline silicon and z. B. patterned by dry etching, whereby, as in 16 (a) is shown, first columns 222 be formed.
Wie
in 16(b) gezeigt ist, wird z. B. auf dem
resultierenden Substrat 221 z. B. durch LPCVD eine mit
einer großen
Menge Phosphor dotierte Siliciumoxidschicht abgeschieden und eine
Abstandshalterschicht 223 ausgebildet. Anschließend wird
die Abstandshalterschicht 223 über die gesamte Oberfläche des
Substrats 221 durch Trockenätzen geätzt, wodurch die Oberfläche, wie
in 16(c) gezeigt ist, flach gemacht
wird. Die Dicken der ersten Säulen 222 und
die der Abstandshalterschicht 223 werden als λ/(4cosθ2), Z. B.
3,5 μm in
der Ausführungsform 5,
vorgeschrieben.As in 16 (b) is shown, z. On the resulting substrate 221 z. For example, a silicon oxide layer doped with a large amount of phosphorus is deposited by LPCVD and a spacer layer 223 educated. Subsequently, the spacer layer 223 over the entire surface of the substrate 221 etched by dry etching, whereby the surface, as in 16 (c) shown is flattened. The thicknesses of the first columns 222 and the spacer layer 223 are prescribed as λ / (4cosθ2), for example, 3.5 μm in Embodiment 5.
Daraufhin
wird z. B. durch LPCVD eine Siliciumnitridschicht ausgebildet, in
der die in der Schicht verbleibende Zugfestigkeit durch Erhöhen des
Inhaltsgehalts von Silicium z. B. auf 200 MPa oder weniger verringert
wird, wodurch eine elastische Schicht 224 ausgebildet wird.
Obgleich die Dicke der elastischen Schicht 224 beliebig
ist, ist in der Ausführungsform
5 vorgeschrieben, dass sie 2 μm
beträgt.
Darüber
hinaus wird die elastische Schicht 224, wie in 24(d) gezeigt ist, mit einem Muster versehen,
um zweite Säulen 225 und
Balken 226 auszubilden.Then z. B. formed by LPCVD a silicon nitride layer in which the remaining tensile strength in the layer by increasing the content content of silicon z. B. is reduced to 200 MPa or less, whereby an elastic layer 224 is trained. Although the thickness of the elastic layer 224 is arbitrary, in Embodiment 5, it is prescribed to be 2 μm. In addition, the elastic layer 224 , as in 24 (d) shown is patterned around second columns 225 and beams 226 train.
Nachfolgend
wird die Abstandshalterschicht 223 von den Zwischenräumen zwischen
den zweiten Säulen 225 und
den Balken 226 z. B. mit gepufferter Flusssäure nassgeätzt und
die Abstandshalterschicht 223 unter den Balken 226 entfernt,
wodurch die an beiden Enden unterstützten Balken ausgebildet werden.
Anschließend
wird durch Aufdampfen eine aus Au hergestellte reflektierende Schicht
mit einer Dicke von 0,1 μm
ausgebildet, wodurch die reflektierenden Schichten 227 und 228 ausgebildet werden.
In den oben erwähnten
Schritten wird eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 mit
einer wie in 15 gezeigten Struktur fertiggestellt.The spacer layer will be described below 223 from the spaces between the second columns 225 and the beam 226 z. B. Wet etched with buffered hydrofluoric acid and the spacer layer 223 under the beams 226 away, thereby forming the beams supported at both ends. Subsequently, by vapor deposition, a reflective layer made of Au is formed with a thickness of 0.1 .mu.m, whereby the reflective layers 227 and 228 be formed. In the above-mentioned steps, an output efficiency control device 200 with a like in 15 completed structure shown.
Anhand
von 17 wird der Betrieb der wie oben konstruierten
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 beschrieben. Die
gleichen Komponenten wie jene in den 15 und 16 sind
in 17 mit den gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet. Ihre
Beschreibung wird weggelassen.Based on 17 becomes the operation of the output power control device constructed as above 200 described. The same components as those in the 15 and 16 are in 17 denoted by the same reference numerals as there. Your description will be omitted.
Die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der Ausführungsform
5 wird in Übereinstimmung mit
dem gleichen Prinzip wie die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
3 betrieben, indem eine zwischen den reflektierenden Schichten 228 als
obere Elektroden und dem Substrat 221 als eine untere Elektrode
angelegte Spannung ein-/ausgeschaltet wird. 17(a) zeigt
einen Zustand, in dem keine Spannung angelegt ist. Zu dieser Zeit
schweben die Balken 226, wobei die reflektierenden Schichten 227 und 228 in
der gleichen Ebene sind. Somit dient die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 als
ein normaler Spiegel, wobei auftreffendes Licht 231 zu
reflektiertem Licht 232 wird und auf eine Auftreffseite
reflektiert wird.The output power control device 200 Embodiment 5 is operated in accordance with the same principle as the output efficiency control device of Embodiment 3, by one between the reflective layers 228 as upper electrodes and the substrate 221 voltage applied as a lower electrode is turned on / off. 17 (a) shows a state in which no voltage is applied. At this time, the beams float 226 , wherein the reflective layers 227 and 228 are in the same plane. Thus, the output efficiency control device serves 200 as a normal mirror, where incident light 231 to reflected light 232 is reflected and reflected on an impact page.
Wenn
zwischen den oberen Elektroden 228 und der unteren Elektrode 221 nachfolgend
eine Spannung angelegt wird, werden die Balken 226 in Übereinstimmung
mit dem in Ausführungsform
3 beschriebenen Prinzip, wie in 17(b) gezeigt
ist, durch die elektrostatische Anziehungskraft zu der Oberfläche des
Substrats 221 angezogen, bis sie mit der Oberfläche des
Substrats 221 in Kontakt gelangen. Zu diesem Zeitpunkt
ist der Stufenunterschied zwischen den Oberflächen der reflektierenden Schichten 227 und
den Oberflächen
der reflektierenden Schichten 228 auf einen Wert eingestellt,
der durch λ/(4cosθ2) gegeben
ist. In Ausführungsform
5 ist vorgeschrieben, dass er 3,5 μm beträgt. λ ist eine Wellenlänge des
auftreffenden Lichts 231 und θ2 ist ein Auftreffwinkel des
auftreffenden Lichts 231, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 auftrifft.
Zu dieser Zeit wird die Phasendifferenz zwischen dem von den Oberflächen der
reflektierenden Schichten 227 reflektierten Licht und dem
von den Oberflächen
der reflektierenden Schichten 228 reflektierten Licht im
Hin- und Rücklauf π, was einer halben
Wellenlänge
entspricht. Im Ergebnis wird das reflektierte Licht beseitigt und
gebeugtes Licht, das von gebeugtem Licht nullter Ordnung verschieden ist,
ausgegeben. Wie in 17(b) gezeigt ist,
wird zu diesem Zeitpunkt z. B. gebeugtes Licht 233a und 233b ±1. Ordnung
mit einer Beugungseffizienz von 41 % erzeugt.If between the upper electrodes 228 and the lower electrode 221 Subsequently, a voltage is applied, the bars 226 in accordance with the principle described in Embodiment 3, as in 17 (b) is shown by the electrostatic attraction force to the surface of the substrate 221 tightened until it matches the surface of the substrate 221 get in touch. At this time, the step difference between the surfaces of the reflective layers 227 and the surfaces of the reflective layers 228 is set to a value given by λ / (4cosθ2). In Embodiment 5, it is prescribed to be 3.5 μm. λ is a wavelength of the incident light 231 and θ2 is an incident angle of the incident light 231 on the output power control device 200 incident. At this time, the phase difference between that of the surfaces of the reflective layers becomes 227 reflected light and that of the surfaces of the reflective layers 228 reflected light in the return π, which corresponds to half a wavelength. As a result, the eliminates reflected light and outputs diffracted light different from 0-order diffracted light. As in 17 (b) is shown at this time z. B. diffracted light 233a and 233b ± 1. Order produced with a diffraction efficiency of 41%.
Gemäß der obigen
Operation kann die Intensität
des reflektierten Lichts in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der
Ausführungsform
5 durch Ein-/Ausschalten einer angelegten Spannung moduliert werden.According to the above operation, the intensity of the reflected light in the output power control device 200 Embodiment 5 are modulated by turning on / off an applied voltage.
In
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform
3 wird Licht sowohl unter Anlegen einer Spannung als auch unter keinem
Anlegen einer Spannung durch eine Beugungserscheinung moduliert.
Somit nimmt eine Beugungseffizienz z. B. ab, falls ein Wellenlängenband des
zu modulierenden Lichts groß ist.
Allerdings wird die Modulation in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 200 der
Ausführungsform
5 unter dem Anlegen einer Spannung in der gleichen Weise wie in Ausführungsform
4 durch eine Beugungserscheinung durchgeführt; allerdings wird ohne Anlegen
einer Spannung fast 100 % des von einer Spiegeloberfläche reflektierten
Lichts ausgegeben. Somit kann das Modulationsverhältnis als
Ganzes erhöht
werden. Darüber
hinaus kann gemäß der Struktur
der Ausführungsform
5 die Dicke der elastischen Schicht 224 beliebig ausgewählt werden,
sodass vorgeschrieben werden kann, dass diese Dicke niedrig ist. Im
Ergebnis kann der Abstand zwischen den reflektierenden Schichten 228,
die als obere Elektroden dienen, und dem Substrat 221,
das als eine untere Elektrode dient, verringert werden, wobei die
zum Verformen der Balken 226 erforderliche Energie kleiner
wird, sodass eine Ansteuerspannung verringert werden kann.In the output efficiency control apparatus of the above-mentioned Embodiment 3, light is modulated by applying a voltage as well as not applying a voltage by a diffraction phenomenon. Thus, a diffraction efficiency z. B., if a wavelength band of the light to be modulated is large. However, the modulation in the output power control device becomes 200 Embodiment 5 is performed by applying a voltage in the same manner as in Embodiment 4 by a diffraction phenomenon; however, almost 100% of the light reflected from a mirror surface is output without applying a voltage. Thus, the modulation ratio as a whole can be increased. Moreover, according to the structure of Embodiment 5, the thickness of the elastic layer 224 can be arbitrarily selected so that it can be prescribed that this thickness is low. As a result, the distance between the reflective layers 228 , which serve as upper electrodes, and the substrate 221 , which serves as a lower electrode, can be reduced, which is used to deform the beams 226 required power becomes smaller, so that a drive voltage can be reduced.
Wie
oben beschrieben wurde, wird Licht in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
5 ohne Anlegen einer Spannung als reflektiertes Licht von einer
Spiegeloberfläche,
nicht als gebeugtes Licht nullter Ordnung, ausgegeben, wodurch selbst
für auftreffendes
Licht mit einem großen Wellenlängenband
ein hohes Modulationsverhältnis erhalten
werden kann. Darüber
hinaus kann die Dicke der elastischen Schicht klein gemacht werden, sodass
die Vorrichtung mit einer niedrigen Spannung angesteuert werden
kann.As
has been described above, becomes light in the output efficiency control device
the embodiment
5 without applying a voltage as reflected light from one
Mirror surface,
not as zero-order diffracted light, output by itself
for striking
Light with a large wavelength band
obtained a high modulation ratio
can be. About that
In addition, the thickness of the elastic layer can be made small, so that
the device can be driven with a low voltage
can.
Die
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
ist hier durch beispielhafte Erläuterung
eines Infrarotsensors beschrieben worden. Allerdings ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der vorliegenden Ausführungsform
nicht auf einen Infrarotsensor beschränkt. Zum Beispiel ist die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung auf einen optischen Modulator einer Anzeigevorrichtung
anwendbar.The
Output power control device of the present embodiment
is here by way of example explanation
an infrared sensor has been described. However, the output power control device is
the present embodiment
not limited to an infrared sensor. For example, the output power control device is
of the present invention to an optical modulator of a display device
applicable.
(Ausführungsform
6)(embodiment
6)
Anhand
von 18 wird ein Infrarotsensor der Ausführungsform
6 beschrieben. Gemäß der Ausführungsform
8 wird ein Infrarotsensor geschaffen, in dem die Größe einer
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verringert werden kann, in dem
ein pyroelektrisches Element selbst dann nicht beeinflusst wird,
wenn ein von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung erzeugtes elektromagnetisches
Rauschen beträchtlich
stark wird, und der sich kaum ändert,
selbst wenn der Abstand zwischen dem Sensor und einer Lichtquelle
(Wärmequelle)
verhältnismäßig kurz
ist, und der einen hohen Signalpegel erhalten kann, falls eine Lichtquelle
verhältnismäßig klein
ist.Based on 18 An infrared sensor of Embodiment 6 will be described. According to the embodiment 8, there is provided an infrared sensor in which the size of an output efficiency control device in which a pyroelectric element is not affected even when electromagnetic noise generated by the output efficiency control device becomes considerably strong can hardly be reduced changes, even if the distance between the sensor and a light source (heat source) is relatively short, and which can obtain a high signal level, if a light source is relatively small.
18 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 300 der
Ausführungsform
6 zeigt: (a) ist eine Seitenansicht des Infrarotsensors 300 und (b)
ist eine Ansicht in einer -x-Richtung von einer Ebene aus gesehen,
die parallel zu einer y-z-Ebene ist und eine Linie G-G' enthält. 18 is a view showing a structure of an infrared sensor 300 Embodiment 6 shows: (a) is a side view of the infrared sensor 300 and (b) is a view in an -x direction viewed from a plane parallel to a yz plane and containing a line GG '.
Wie
in den 18(a) und (b) gezeigt ist,
besitzt der Infrarotsensor 300 eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342,
ein pyroelektrisches Element 343, eine Linse 344 und
einen Abstandshalter 345, die in einem Gehäuse 346 untergebracht sind.
Wie in 18(a) gezeigt ist, bestimmt
der Abstandshalter 345 einen Auftreffwinkel θ2, wenn
Licht von einer Punktwärmequelle
(Punktlichtquelle) 341 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 auftrifft.
Das Gehäuse 346 besitzt
an seiner oberen Oberfläche
ein Eintrittsfenster 347. Das Eintrittsfenster 347 wird
z. B. durch Ausbilden eines Bandpass-Wellenlängenfilters in einem Siliciumsubstrat erhalten.As in the 18 (a) and (b), the infrared sensor has 300 an output power control device 342 , a pyroelectric element 343 , a lens 344 and a spacer 345 in a housing 346 are housed. As in 18 (a) is shown determines the spacer 345 an incident angle θ2 when light from a point heat source (point light source) 341 to the output power control device 342 incident. The housing 346 has on its upper surface an entrance window 347 , The entrance window 347 is z. By forming a bandpass wavelength filter in a silicon substrate.
Der
Unterschied zwischen dem Infrarotsensor 300 der Ausführungsform
6 und dem der Ausführungsform
3 liegt darin, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 zwischen
der Lichtquelle 341 und der Linse 344 angeordnet
ist. In dieser Anordnung kann die Linse 344 z. B. dadurch,
dass die Linse 344 aus einem leitenden Werkstoff ausgebildet wird,
mit einer Wirkung als eine elektromagnetische Abschirmung versehen
sein. Somit kann insbesondere in dem Fall, dass die Balken mit der
Miniaturisierung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 kürzer werden
und eine Ansteuerspannung zum Verformen der Balken hoch wird, was
zur Erzeugung von elektromagnetischem Rauschen oder dergleichen führt, verhindert
werden, dass das pyroelektrische Element 343 durch das
elektromag netische Rauschen beeinflusst wird. In diesem Fall kann
die Linse 344 aus Si, Ge, GaAs, InP, GaP, ZnSe, ZnS oder
dergleichen bestehen. Darüber
hinaus kann die Linse 344 eine Oberflächenreliefstruktur in Übereinstimmung
mit dem Phasenmodulationsbetrag der Linse haben.The difference between the infrared sensor 300 Embodiment 6 and Embodiment 3 is that the output power control device 342 between the light source 341 and the lens 344 is arranged. In this arrangement, the lens 344 z. B. in that the lens 344 is formed of a conductive material to be provided with an effect as an electromagnetic shield. Thus, especially in the case that the bars with the miniaturization of the output power control device 342 becomes shorter and a driving voltage for deforming the beams becomes high, resulting in generation of electromagnetic noise or the like, the pyroelectric element can be prevented from being prevented 343 is influenced by the electromagnetic noise. In this case, the lens can 344 Si, Ge, GaAs, InP, GaP, ZnSe, ZnS or the like. In addition, the lens can 344 have a surface relief structure in accordance with the phase modulation amount of the lens.
Wie
in 18(a) gezeigt ist, ist die Linse 344 so
ausgelegt, dass die Lichtquelle 341 in einem Abstand d
von dem Eintrittsfenster 347 und nicht in einem unendlichen
Abstand davon positioniert ist. Gemäß dieser Auslegung der Linse 344 werden
das Verhältnis
des Lichts, das auf das pyroelektrische Element 343 fokussiert
wird, unter dem von der Lichtquelle 341 ausgestrahlten
Licht, die Lichtausnutzungseffizienz und der Pegel eines von dem
pyroelektrischen Element 343 ausgegebenen Signals erhöht. Wie
in 18(a) gezeigt ist, ist das pyroelektrische
Element 343 an einer Position angeordnet, die von der Position,
an der das auftreffende Licht durch die Linse 344 fokussiert
wird, in einer x-Achsen-Richtung um Δf verschoben ist. Somit wird
veranlasst, dass das Licht gleichförmig auf das pyroelektrische Element 343 auftrifft,
wodurch verhindert wird, dass das Licht übermäßig fokussiert wird, um nicht
nur ein Teilgebiet des pyroelektrischen Elements 343 mit
einer starken Lichtenergiedichte zu bestrahlen. Außerdem kann
verhindert werden, dass sich die Ausgabe eines Signals von dem pyroelektrischen
Element 343 verringert.As in 18 (a) is shown is the lens 344 designed so that the light source 341 at a distance d from the entrance window 347 and not positioned at an infinite distance from it. According to this design of the lens 344 be the ratio of the light that is on the pyroelectric element 343 is focused, under that of the light source 341 emitted light, the light utilization efficiency and the level of one of the pyroelectric element 343 output signal increases. As in 18 (a) is shown is the pyroelectric element 343 arranged at a position different from the position at which the incident light passes through the lens 344 is shifted in an x-axis direction by Δf. Thus, the light is made uniform to the pyroelectric element 343 incident, thereby preventing the light from being excessively focused to not only a portion of the pyroelectric element 343 to be irradiated with a strong light energy density. In addition, it is possible to prevent the output of a signal from the pyroelectric element 343 reduced.
Darüber hinaus
hat die Linse 344 in Ausführungsform 6 aus dem gleichen
Grund wie in Ausführungsform
3 eine rechtwinklige Form, sodass Licht auf die gesamte Oberfläche des
pyroelektrischen Elements 343 auftrifft. Somit hat die
Form eines Lichtflecks auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 eine
Richtung, die zu der der auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
3 gebildeten Lichtfleckform entgegensetzt ist, d. h., die Form eines
Lichtflecks wird zu einem Trapez, das an einer +z-Seite schmal ist.
Somit hat die Gitterkonfiguration der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 aus
dem gleichen Grund wie die der Ausführungsform 4 eine Trapezform,
die auf einer +z-Seite, wie in 18(b) gezeigt
ist, schmal ist. Somit kann Licht, das auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 eingestrahlt
wird, gleichförmig
gebeugt werden.In addition, the lens has 344 in Embodiment 6, for the same reason as in Embodiment 3, a rectangular shape such that light is applied to the entire surface of the pyroelectric element 343 incident. Thus, the shape of a light spot on the output power control device 342 a direction opposite to that of the light spot shape formed on the output efficiency control device of Embodiment 3, that is, the shape of a light spot becomes a trapezoid narrow on a + z side. Thus, the lattice configuration has the output efficiency control device 342 For the same reason as that of Embodiment 4, a trapezoidal shape which is on a + z side as in FIG 18 (b) shown is narrow. Thus, light applied to the output power control device 342 is irradiated, uniformly bent.
Der
Infrarotsensor 300, in dem jede Komponente wie oben beschrieben
angeordnet ist, wird fast in der gleichen Weise wie der Infrarotsensor
der Ausführungsform
3 betrieben. Genauer wird die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 durch Ein-/Ausschalten
einer an die obere und untere Elektrode der Ausgangsleistungs- Steuervorrichtung 342 angelegten
Spannung angesteuert, wodurch das Auftreffen oder Nichtauftreffen
des Lichts auf das pyroelektrische Element 343 umgeschaltet
wird. Dies ermöglicht,
dass ein Zerhacken des Lichts erzielt wird und dass von dem pyroelektrischen
Element 343 ein Signal ausgegeben wird, wodurch möglich wird,
die Anwesenheit der Lichtquelle 341, die Intensität des Lichts
davon und dergleichen zu erfahren.The infrared sensor 300 In which each component is arranged as described above, almost the same manner as the infrared sensor of Embodiment 3 is operated. More specifically, the output efficiency control device becomes 342 by turning on / off one of the upper and lower electrodes of the output power control device 342 applied voltage, whereby the impact or non-impingement of the light on the pyroelectric element 343 is switched. This allows a chopping of the light to be achieved and that of the pyroelectric element 343 a signal is output, thereby making possible the presence of the light source 341 to experience the intensity of the light thereof and the like.
Falls
das von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 342 erzeugte
elektromagnetische Rauschen in Ausführungsform 6 beträchtlich
groß ist
und falls die Position der Lichtquelle in Bezug auf den Infrarotsensor 300 verhältnismäßig konstant
ist und insbesondere, falls die Größe der Lichtquelle klein ist, ist
die Lichtausnutzungseffizienz hoch. Somit kann ein Infrarotsensor
mit einer sehr hohen Empfindlichkeit geschaffen werden.If that from the output power control device 342 generated electromagnetic noise in Embodiment 6 is considerably large and if the position of the light source with respect to the infrared sensor 300 is relatively constant, and in particular, if the size of the light source is small, the light utilization efficiency is high. Thus, an infrared sensor having a very high sensitivity can be provided.
(Ausführungsform
7)(embodiment
7)
Anhand
der 19 bis 21 wird
beispielhaft der Fall erläutert,
dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der Ausführungsform
7 der vorliegenden Erfindung als ein Infrarotsensor verwendet wird.
Es wird möglich,
dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der Ausführungsform
7, falls sie z. B. als ein Infrarotsensor verwendet wird, die Intensität von Infrarotlicht
zweidimensional messen kann. Um die Intensität von Infrarotlicht zweidimensional
zu messen, wurden in der Vergangenheit Z. B. pyroelektrische Körper in
einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet, wobei aus den Ausgangsinformationen
der jeweiligen pyroelektrischen Körper eine zweidimensionale
Intensitätsverteilung
erhalten wurde. Allerdings sind gemäß diesem Verfahren eine Anzahl
pyroelektrischer Körper
erforderlich, was den Preis stark erhöht.Based on 19 to 21 By way of example, the case that the output efficiency control device of Embodiment 7 of the present invention is used as an infrared sensor will be explained. It becomes possible that the output efficiency control device of the embodiment 7, if it is e.g. B. is used as an infrared sensor, the intensity of infrared light can measure two-dimensionally. In order to measure the intensity of infrared light two-dimensionally, in the past, for example, pyroelectric bodies were arranged in a two-dimensional array, and a two-dimensional intensity distribution was obtained from the output information of the respective pyroelectric bodies. However, according to this method, a number of pyroelectric bodies are required, which greatly increases the price.
19 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 400 der
Ausführungsform
7 zeigt. Wie in 19 gezeigt ist, enthält der Infrarotsensor 400 eine
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453, eine
Linse 452 zum Fokussieren von auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 auftreffendem
Licht 451 und ein pyroelektrisches Element 454,
das Licht von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 empfängt, sowie
einen Abstandshalter 455, der einen Winkel θ2 bestimmt,
unter dem das auftreffende Licht 451 auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 auftrifft.
Der Infrarotsensor 400 der Ausführungsform 7 unterscheidet
sich von dem der Ausfüh rungsform
3 nur dadurch, dass anstelle einer Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 verwendet
ist. Somit wird nur dieser Punkt beschrieben. 19 is a view showing a structure of an infrared sensor 400 Embodiment 7 shows. As in 19 is shown contains the infrared sensor 400 an output power control device array 453 , a lens 452 for focusing on the output power control device array 453 incident light 451 and a pyroelectric element 454 , the light from the output power control device array 453 receives, as well as a spacer 455 which determines an angle θ2 below which the incident light 451 on the output power control device array 453 incident. The infrared sensor 400 Embodiment 7 differs from that of Embodiment 3 only in that instead of an output power control device, the output power control device arrangement 453 is used. Thus, only this point is described.
20 ist
eine Ansicht, die eine Struktur der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 zeigt:
(a) ist eine Draufsicht, (b) ist eine Querschnittsansicht längs einer
Linie H-H' in (a)
und (c) ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie I-I' in (a). Wie aus den 20(a) bis
(c) selbstverständlich
ist, hat die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 der
Ausführungsform
7 grundsätzlich
eine Struktur, in der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen
der Ausführungsform
3 in einer Anordnung angeordnet sind. 20 FIG. 14 is a view showing a structure of the output efficiency control device arrangement. FIG 453 Fig. 4 is a plan view, (b) is a cross-sectional view taken along a line HH 'in (a), and (c) is a cross-sectional view taken along a line II' in (a). Like from the 20 (a) to (c) is self-evident, has the output power control device arrangement 453 the embodiment 7 basically a Structure in which the output efficiency control devices of the embodiment 3 are arranged in an arrangement.
Wie
in den 20(b) und (c) gezeigt ist,
besitzt die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 ein
Substrat 461, auf dem eine Anordnung von Gittern vorgesehen
ist. In der Ausführungsform
7 ist als das Substrat 461 ein Siliciumsubstrat verwendet,
auf dem eine Verdrahtung (nicht gezeigt) oder dergleichen zum Anlegen
einer Spannung ausgebildet ist. An dem Umfang des Substrats 461 ist eine
Abstandshalterschicht 463 ausgebildet, die z. B. aus einer
mit einer großen
Menge Phosphor dotierten Siliciumoxidschicht hergestellt ist. Darüber hinaus
ist auf der Abstandshalterschicht 463 eine elastische Schicht 464 vorgesehen,
die z. B. aus einer Siliciumnitridschicht hergestellt ist, deren
Restspannung z. B. auf 200 MPa oder weniger an Zugfestigkeit verringert ist.As in the 20 (b) and (c) has the output power control device arrangement 453 a substrate 461 on which an array of gratings is provided. In Embodiment 7, as the substrate 461 a silicon substrate is used on which a wiring (not shown) or the like for applying a voltage is formed. At the periphery of the substrate 461 is a spacer layer 463 trained, the z. B. is made of a doped with a large amount of phosphorus silicon oxide. In addition, on the spacer layer 463 an elastic layer 464 provided, the z. B. is made of a silicon nitride layer whose residual stress z. B. is reduced to 200 MPa or less tensile strength.
Die
oberen reflektierenden Schichten 466 und die unteren reflektierenden
Schichten 467 werden z. B. durch Aufdampfen von Au bis
auf eine Dicke von 0,1 μm
ausgebildet. Wie in den 20(b) und
(c) gezeigt ist, werden auf dem Substrat 461 untere Elektroden 468 ausgebildet.
Die unteren Elektroden 468 werden z. B. durch Abscheiden
einer Polysiliciumschicht, deren Flächenwiderstand z. B. durch Dotieren
mit einer großen
Menge Phosphor auf 20 Ω·cm verringert
wird, bis auf eine Dicke von 0,5 μm auf
dem Substrat 461 durch LPCVD, gefolgt vom Versehen mit
Mustern, erhalten. Die unteren Elektroden 468 werden zum
Anlegen einer Spannung an das Substrat 461 mit der oben
erwähnten
Verdrahtung (nicht gezeigt) verbunden, sodass an die unteren Elektroden
einzeln eine Spannung angelegt wird. Die oberen reflektierenden
Schichten 466, die ebenfalls als obere Elektroden dienen,
sind auf einem Vorspannungspotential mit einer konstanten Potentialdifferenz
in Bezug auf eine an diese unteren Elektroden 468 angelegte
Spannung; z. B. sind die oberen reflektierenden Schichten 466 geerdet.
An die einzelnen unteren Elektroden 468 in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 mit
einer wie oben beschriebenen Struktur wird eine veränderliche
Spannung, z. B. 0 [V], +30 [V] angelegt, wodurch die einzelnen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen
angesteuert werden können.The upper reflective layers 466 and the lower reflective layers 467 be z. B. formed by vapor deposition of Au to a thickness of 0.1 microns. As in the 20 (b) and (c) are shown on the substrate 461 lower electrodes 468 educated. The lower electrodes 468 be z. B. by depositing a polysilicon layer whose surface resistance z. B. is reduced by doping with a large amount of phosphorus to 20 Ω · cm, to a thickness of 0.5 microns on the substrate 461 by LPCVD, followed by patterning. The lower electrodes 468 are used to apply a voltage to the substrate 461 is connected to the above-mentioned wiring (not shown), so that a voltage is applied to the lower electrodes individually. The upper reflective layers 466 , which also serve as upper electrodes, are at a bias potential with a constant potential difference with respect to one of these lower electrodes 468 applied voltage; z. B. are the upper reflective layers 466 grounded. To the individual lower electrodes 468 in the output power control device array 453 with a structure as described above, a variable voltage, e.g. 0 [V], +30 [V], whereby the individual output power control devices can be driven.
Nachfolgend
wird anhand von 29 ein Beispiel von
Mitteln zum Messen der zweidimensionalen Intensitätsverteilung
einer Lichtquelle (Wärmequelle)
unter Verwendung der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 453 beschrieben.
Als ein Beispiel der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung wird hier
eine Anordnung 473 betrachtet, in der 4 × 4 Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen angeordnet
sind. Wie in 21 gezeigt ist, werden zur klaren
Beschreibung von der linken Seite her die Spalten a, b, c und d
und von oben her die Zeilen 1, 2, 3 und 4 verwendet. Im Folgenden
wird sukzessive die zweidimensionale Intensitätsverteilung der Wärmequelle 471 mit
einer zweidimensionalen Intensitätsverteilung
wie z. B. in einem menschlichen Körper beschrieben.
- (1) Es wird lediglich die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in einem Abschnitt a1 der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 473 angesteuert,
um die optische Modulation durchzuführen, wobei durch das pyroelektrische Element 474 z.
B. die Intensität
von Infrarotlicht detektiert wird, das auf den Abschnitt a1 auftrifft.
- (2) Nachfolgend wird ähnlich
nur die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Abschnitt a2 angesteuert,
um die optische Modulation durchzuführen, wobei die Intensität des Infrarotlichts
in dem Abschnitt a2 detektiert wird.
- (3) Anschließend
werden sukzessive in der gleichen Weise die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen
in den Abschnitten a3 bis d4 angesteuert.
The following is based on 29 an example of means for measuring the two-dimensional intensity distribution of a light source (heat source) using the output power control device array 453 described. As an example of the output efficiency control device, here will be an arrangement 473 considered to be arranged in the 4 × 4 output power control devices. As in 21 1, 2, 3, and 4, the columns a, b, c, and d are used for clear description from the left side, and lines 1, 2, 3, and 4 are used from above. In the following, the two-dimensional intensity distribution of the heat source is successively obtained 471 with a two-dimensional intensity distribution such. B. described in a human body. - (1) Only the output power control device becomes in a section a1 of the output power control device array 473 controlled to perform the optical modulation, wherein by the pyroelectric element 474 z. B. the intensity of infrared light is detected, which strikes the section a1.
- (2) Subsequently, similarly, only the output efficiency control device in a section a2 is driven to perform the optical modulation, whereby the intensity of the infrared light is detected in the section a2.
- (3) Subsequently, the output power control devices in the sections a3 to d4 are successively driven in the same manner.
Gemäß der obigen
Prozedur kann die Verteilung der zweidimensionalen Infrarotlichtintensität als Signalinformationen
in der Zeitfolge, nicht als Momentinformationen, detektiert werden.
Zum Beispiel wurde in der Ausführungsform
9 das pyroelektrische Element 474 verwendet, bei dem das
Detektieren eines Signals 5 ms dauert. Um in einer Anordnung
die aus einer 16 × 16-Vorrichtungsgruppe
besteht, einen Bildschirm voll Informationen zu erhalten, war es
somit z. B. erforderlich, etwa 1,3 Sekunden aufzunehmen.According to the above procedure, the distribution of the two-dimensional infrared light intensity can be detected as signal information in the time series, not as moment information. For example, in Embodiment 9, the pyroelectric element became 474 used in which detecting a signal 5 ms lasts. In order to get a full screen of information in an array consisting of a 16x16 device array, it was thus e.g. B. required to record about 1.3 seconds.
In
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung der Ausführungsform
7 wird eine rechtwinklige Linse verwendet, um in einem rechtwinkligen
Gebiet eine zweidimensionale Intensitätsverteilung zu erhalten. Zu
dieser Zeit wird die Form eines Lichtflecks, der auf die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung
auftrifft, aus dem gleichen Grund wie in der Ausführungsform
4 zu einem Trapez. Wie in den 19 bis 21 gezeigt ist,
ist somit ebenfalls vorgeschrieben, dass die ebene Konfiguration
der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung ein Trapez ist.
Auf diese Weise kann die Energiemenge des auf die einzelne Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
auftreffenden Lichts konstant gemacht werden, indem die Anordnungsform
mit der Fleckform angepasst wird. Somit kann eine Intensitätsverteilung
genau gemessen werden.In the output efficiency control device arrangement of Embodiment 7, a rectangular lens is used to obtain a two-dimensional intensity distribution in a rectangular area. At this time, the shape of a light spot incident on the output efficiency control device becomes a trapezoid for the same reason as in the embodiment 4. As in the 19 to 21 Thus, it is also prescribed that the planar configuration of the output power control device assembly is a trapezoid. In this way, the amount of energy of the light incident on the single output power control device can be made constant by adjusting the arrangement shape with the spot shape. Thus, an intensity distribution can be accurately measured.
Wie
oben beschrieben wurde, ist der Infrarotsensor der Ausführungsform
7 ein zweidimensionaler Infrarotsensor, der weniger teuer und sehr
nützlich ist.
Falls es erwünscht
ist, die Anzahl der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen so zu
erhöhen,
dass ein großes
Gebiet detektiert wird, oder die Detektion mit Genauigkeit durchzuführen, oder
falls eine lange Messzeit verkürzt
wird, wird betrachtet, dass eine weitere Mehrzahl der in Ausführungsform
9 beschriebenen Infrarotsensoren angeordnet und gleichzeitig angesteuert
werden.As described above, the infrared sensor of Embodiment 7 is a two-dimensional infrared sensor that is less expensive and very useful. If it is desired to increase the number of the output power control devices so that a large area is detected or the detection with accuracy, or if a long measurement time is shortened, it is considered that another plurality of the infrared sensors described in Embodiment 9 are arranged and driven simultaneously.
(Ausführungsform
8)(embodiment
8th)
Im
Folgenden wird anhand von 22 ein Infrarotsensor
der Ausführungsform
8 beschrieben.The following is based on 22 An infrared sensor of Embodiment 8 is described.
22 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Infrarotsensors 500 der
Ausführungsform
8 zeigt: (a) ist eine Querschnittsansicht und (b) ist eine Ansicht
in einer -x-Richtung von einer Ebene gesehen, die parallel zu der
y-z-Ebene ist und eine Linie J-J' enthält. 22 is a view showing a structure of an infrared sensor 500 Embodiment 8 shows: (a) is a cross-sectional view, and (b) is a view seen in a -x direction from a plane parallel to the yz plane and including a line JJ '.
Wie
in 22 gezeigt ist, besitzt der Infrarotsensor 500 eine
Anordnung 582 mehrerer angeordneter Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen,
ein pyroelektrisches Element 583, eine Linse 584 und
einen Abstandshalter 585, die in einem Gehäuse 586 untergebracht
sind, das an seiner oberen Oberfläche mit einem Eintrittsfenster 587 versehen
ist. Der Abstandshalter 585 bestimmt einen Auftreffwinkel θ2, unter
dem Licht von einer Lichtquelle 581 auf eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 auftrifft.
Die Lichtquelle 581 besitzt eine zwei dimensionale Intensitätsverteilung
mit einer verhältnismäßig kleinen
Fläche.
In der Ausführungsform
10 wird als die Linse 584 eine Linse des Beugungstyps verwendet,
die auf einem quadratischen Siliciumsubstrat ausgebildet ist. Als
das Eintrittsfenster 587 kann z. B. ein Siliciumsubstrat
mit einem darauf ausgebildeten Bandpass-Wellenlängenfilter verwendet werden.
Wie aus 22 selbstverständlich ist,
verwendet der Infrarotsensor 500 der Ausführungsform
8 anstelle einer Ausgangsieistungs-Steuervorrichtung in dem Infrarotsensor
der Ausführungsform
6 mehrere Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen, die in der gleichen
Weise wie in der Ausführungsform
7 in einer Anordnung angeordnet sind.As in 22 is shown, owns the infrared sensor 500 an arrangement 582 a plurality of output power control devices arranged, a pyroelectric element 583 , a lens 584 and a spacer 585 in a housing 586 are housed on its upper surface with an entrance window 587 is provided. The spacer 585 determines an incident angle θ2, under the light from a light source 581 to an output power control device array 582 incident. The light source 581 has a two-dimensional intensity distribution with a relatively small area. In Embodiment 10, as the lens 584 uses a diffraction-type lens formed on a square silicon substrate. As the entrance window 587 can z. For example, a silicon substrate having a bandpass wavelength filter formed thereon may be used. How out 22 Of course, the infrared sensor uses 500 According to the embodiment 8, instead of an output efficiency control device in the infrared sensor of the embodiment 6, a plurality of output efficiency control devices arranged in the same manner as in the embodiment 7 are arranged.
Die
Linse 584 ist in dem Infrarotsensor 500 der Ausführungsform
8 in der gleichen Weise wie in dem Infrarotsensor der Ausführungsform
3 zwischen der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 und
dem pyroelektrischen Element 583 angeordnet, wobei die
Linse 584 z. B. aus leitendem Silicium hergestellt ist,
wodurch ein von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung 582 erzeugtes
elektromagnetisches Rauschen gesperrt werden kann. Darüber hinaus
ist die Lichtausnutzungseffizienz hoch, wenn eine Lichtintensitätsverteilung
in einem verhältnismäßig kleinen
Gebiet gemessen wird, sodass eine zweidimensionale Intensitätsverteilung mit
hoher Empfindlichkeit gemessen werden kann.The Lens 584 is in the infrared sensor 500 Embodiment 8 in the same manner as in the infrared sensor of embodiment 3 between the output power control device assembly 582 and the pyroelectric element 583 arranged, with the lens 584 z. B. made of conductive silicon, whereby one of the output power control device arrangement 582 generated electromagnetic noise can be locked. In addition, the light utilization efficiency is high when measuring a light intensity distribution in a relatively small area, so that a two-dimensional intensity distribution with high sensitivity can be measured.
(Ausführungsform
9)(embodiment
9)
Im
Folgenden wird anhand von 23 ein kontaktloses
Thermometer der Ausführungsform
9 beschrieben. 23 ist eine Ansicht, die eine
Struktur im Querschnitt eines kontaktlosen Thermometers 600 der
Ausführungsform
9 zeigt. Wie in 23 gezeigt ist, hat das kontaktlose
Thermometer 600 eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641,
ein pyroelektrisches Element 643, eine Linse 645 und
ein Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps wie etwa ein
Thermoelement. Diese sind in einem Gehäuse 646 untergebracht.
Als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 kann irgendeine
der in den oben erwähnten
Ausführungsform
3, 4 und 5 beschriebenen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen verwendet
werden oder kann eine wie in der oben erwähnten Ausführungsform 7 beschriebene Anordnung
mehrerer angeordneter Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen verwendet
werden. Hier wird das kontaktlose Thermometer 600 beschrieben, das
beispielhaft den Fall erläutert,
dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der oben erwähnten Ausführungsform
3 verwendet wird. Als die Linse 645 ist in der Ausführungsform
9 eine Linse des Beugungstyps mit einer quadratischen Öffnung ver wendet,
die aus Silicium hergestellt ist. Ferner besitzt das kontaktlose
Thermometer 600 eine Abschirmung 647. Die Abschirmung 647 ist
auf einer Oberfläche des
Gehäuses 646,
an dem die Linse 645 befestigt ist, auf mechanisch bewegliche
Weise befestigt und sperrt Infrarotlicht 650, das von einem
(nicht gezeigten) Objekt, dessen Temperatur gemessen werden soll,
auf die Linse 645 auftrifft.The following is based on 23 a non-contact type thermometer of Embodiment 9 is described. 23 is a view showing a structure in cross-section of a non-contact thermometer 600 Embodiment 9 shows. As in 23 shown has the contactless thermometer 600 an output power control device 641 , a pyroelectric element 643 , a lens 645 and a temperature measuring means 649 of the contact type such as a thermocouple. These are in a housing 646 accommodated. As the output power control device 641 For example, any of the output efficiency control devices described in the above-mentioned Embodiment 3, 4 and 5 may be used, or an arrangement of a plurality of output power control devices as described in the above-mentioned Embodiment 7 may be used. Here is the contactless thermometer 600 which exemplifies the case that the output efficiency control device of the above-mentioned Embodiment 3 is used. As the lens 645 In the embodiment 9, a diffraction-type lens having a square opening made of silicon is used. Furthermore, the contactless thermometer has 600 a shield 647 , The shield 647 is on a surface of the case 646 on which the lens 645 attached, mounted in a mechanically movable manner and blocks infrared light 650 that is applied to the lens by an object (not shown) whose temperature is to be measured 645 incident.
Im
Folgenden wird anhand von 23 ein Messprinzip
des kontaktlosen Thermometers 600 beschrieben. 23 zeigt
einen Zustand, in dem die Linse 645 mit der Abschirmung 647 abgeschirmt
ist und das auftreffende Infrarotlicht 650 nicht in das kontaktlose
Thermometer 600 eintritt. Zu dieser Zeit entspricht ein
durch Betreiben der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 in
dem pyroelektrischen Element 643 erzeugtes Signal der Temperatur
der Abschirmung 647. In der Ausführungsform 9 ist das Temperaturmessmittel 649 des
Kontakttyps (Thermoelement) z. B. an einer Innenwand des Gehäuses 646 angeordnet
und misst auf Kontaktart die Temperatur des Gehäuses 646.The following is based on 23 a measuring principle of the non-contact thermometer 600 described. 23 shows a state in which the lens 645 with the shield 647 is shielded and the incident infrared light 650 not in the contactless thermometer 600 entry. At this time, one corresponds by operating the output control device 641 in the pyroelectric element 643 generated signal of the temperature of the shield 647 , In the embodiment 9, the temperature measuring means 649 of the contact type (thermocouple) z. B. on an inner wall of the housing 646 arranged and measured on Kontaktart the temperature of the housing 646 ,
Hinsichtlich
des Prinzips ist erwünscht,
dass das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps an der
Abschirmung 647 angeordnet ist. Wie später beschrieben wird, wird
die Abschirmung 647 in der Ausführungsform 9 allerdings mechanisch
bewegt; somit werden sie hinsichtlich des Mechanismus kompliziert und
ihre Haltbarkeit verschlechtert, wenn das Temperaturmessmittel 649 des
Kontakttyps an der Abschirmung 647 angeordnet ist. Somit
wird die Temperatur des Gehäuses 646 in
der Ausführungsform
9 als die Temperatur der Abschirmung 647 gemessen. Gemäß der Ausführungsform
der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist die Temperaturdifferenz
zwischen der Abschirmung 647 und dem Gehäuse 646 ausreichend
kleiner als 0,1 °C,
was eine Genauigkeit des kontaktlosen Thermometers 600 der
Ausführungsform
9 ist. Somit hat die Temperaturdifferenz kein praktisches Problem.Regarding the principle, it is desirable that the temperature measuring means 649 the contact type on the shield 647 is arranged. As will be described later, the shield becomes 647 in the embodiment 9, however, moved mechanically; thus, they are complicated in terms of the mechanism and their durability deteriorates when the temperature measuring means 649 the contact type on the shield 647 is arranged. Thus, the temperature of the housing 646 in the embodiment 9 as the Temperature of the shield 647 measured. According to the embodiment of the inventors of the present invention, the temperature difference between the shield is 647 and the housing 646 sufficiently smaller than 0.1 ° C, which is an accuracy of the non-contact thermometer 600 Embodiment 9 is. Thus, the temperature difference has no practical problem.
23(b) zeigt einen Zustand, in dem die Linse 645 nicht
mit der Abschirmung 647 abgeschirmt ist. Ein solcher Zustand
kann Z. B. durch manuelles Schieben der Abschirmung 647 realisiert werden.
Zu dieser Zeit tritt das auftreffende Infrarotlicht 650 durch
die Linse 645 in das kontaktlose Thermometer 600 ein,
wobei die Intensität
des auftreffenden Infrarotlichts 650 von dem pyroelektrischen
Element 643 durch Ansteuern der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 in Übereinstimmung
mit dem in Ausführungsform
3 beschriebenen Prinzip als ein Signal detektiert werden kann. Falls
das Strahlungsverhältnis
eines Objekts konstant ist, ist die Intensität der Infrarotlichtausgabe
von dem Objekt allgemein proportional der vierten Potenz der Objekttemperatur.
Somit kann die Temperatur eines (nicht gezeigten) Objekts, dessen
Temperatur gemessen werden soll, anhand der gemessenen Signalintensität, der Intensität eines
von dem pyroelektrischen Element 643 in dem in 23(a) gezeigten Zustand ausgegebenen Signals
und des durch das Temperaturmessmittel 649 des Kontakttyps
detektierten Signals berechnet werden. 23 (b) shows a state in which the lens 645 not with the shield 647 is shielded. Such a condition may be, for example, by manually pushing the shield 647 will be realized. At this time, the incident infrared light occurs 650 through the lens 645 into the contactless thermometer 600 a, wherein the intensity of the incident infrared light 650 from the pyroelectric element 643 by driving the output power control device 641 in accordance with the principle described in Embodiment 3 as a signal can be detected. If the radiation ratio of an object is constant, the intensity of the infrared light output from the object is generally proportional to the fourth power of the object temperature. Thus, the temperature of an object (not shown) whose temperature is to be measured can be determined from the measured signal intensity, the intensity of one of the pyroelectric element 643 in the 23 (a) shown state output signal and by the temperature measuring means 649 of the contact type detected signal.
Wie
oben beschrieben wurde, wird das auftreffende Infrarotlicht 650 in
dem kontaktlosen Thermometer 600 der Ausführungsform
9 durch die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 moduliert,
wodurch das kontaktlose Thermometer 600 miniaturisiert
werden kann und der Leistungsverbrauch verringert werden kann. Darüber hinaus
wird die Ausgangsleistung in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung 641 durch
eine sehr kleine Operation der Balken, wie sie in Ausführungsform
3 beschrieben ist, moduliert, sodass zur Zeit der Ansteuerung kein
Rauschen veranlasst wird. In den letzten Jahren ist ein Trommelfellthermometer
entwickelt worden, das eine Körpertemperatur
durch Messen der Temperatur eines Trommelfells eines menschlichen
Körpers
auf kontaktlose Weise misst. Das kontaktlose Thermometer 600 der
Ausführungsform
9 erzeugt selbst dann, wenn es für
diesen Zweck verwendet wird, zur Zeit der Ansteuerung kein Rauschen.
Somit besitzt das kontaktlose Thermometer 600 einen großen Vorteil,
dass es bei der Verwendung keine Unannehmlichkeit umfasst.As described above, the incident infrared light becomes 650 in the contactless thermometer 600 Embodiment 9 by the output efficiency control device 641 modulates, making the contactless thermometer 600 can be miniaturized and power consumption can be reduced. In addition, the output power becomes in the output power control device 641 is modulated by a very small operation of the beams as described in Embodiment 3, so that no noise is caused at the time of driving. In recent years, a tympanic thermometer has been developed which measures a body temperature by measuring the temperature of an eardrum of a human body in a non-contact manner. The contactless thermometer 600 Embodiment 9 generates no noise at the time of driving even when it is used for this purpose. Thus, the contactless thermometer has 600 a great advantage that it does not involve any inconvenience in use.
In
der Ausführungsform
9 ist der Fall beschrieben worden, dass die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
der oben erwähnten
Ausführungsform
3 als die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung verwendet wird. Allerdings
sollte gewürdigt
werden, dass in Übereinstimmung
mit der Anwendung die in Ausführungsform
4 oder 5 beschriebene Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung oder die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung aus 7 verwendet
werden kann. Zum Beispiel ermöglicht
die Verwendung der in Ausführungsform
7 beschriebenen Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung, die
zweidimensionale Temperaturverteilung auf kontaktlose Weise zu messen.
Außerdem
sollte gewürdigt
werden, dass die Anordnung der Linse und der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in Übereinstimmung
mit einem zu messenden Objekt wie in Ausführungsform 6 oder 8 beschrieben anwendbar
ist.In Embodiment 9, the case where the output efficiency control device of the above-mentioned Embodiment 3 is used as the output efficiency control device has been described. However, it should be appreciated that, in accordance with the application, the output power control device or the output power control device device described in Embodiment 4 or FIG 7 can be used. For example, the use of the output efficiency control device arrangement described in Embodiment 7 makes it possible to measure the two-dimensional temperature distribution in a non-contact manner. In addition, it should be appreciated that the arrangement of the lens and the output efficiency control device is applicable in accordance with an object to be measured as described in Embodiment 6 or 8.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY
Wie
oben beschrieben wurde, werden die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
und die Fokussierungsmittel in dem optischen Modulator gemeinsam
verwendet, wodurch eine Lichteinstrahlungsfläche an der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
verringert wird und die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung miniaturisiert
wird. Aus diesem Grund kann ein optischer Modulator realisiert werden,
der eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit hat, leicht herzustellen
ist und auftreffendes Licht mit einem großen Strahldurchmesser modulieren
kann. Wenn ein solcher optischer Modulator auf eine Anzeigevorrichtung
vom Projektionstyp angewendet wird, kann eine Anzeigevorrichtung
vom Projektionstyp mit einer großen Lichtausnutzungseffizienz
realisiert werden.As
has been described above, the output power control device
and the focusing means in the optical modulator in common
used, whereby a light irradiation surface on the output power control device
is reduced and the output power control device miniaturized
becomes. For this reason, an optical modulator can be realized
which has a high reaction rate, easy to produce
is and modulate incident light with a large beam diameter
can. When such an optical modulator on a display device
of the projection type, a display device
of the projection type with a large light utilization efficiency
will be realized.
Darüber hinaus
ist die ebene Konfiguration eines Gitterabschnitts in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in Übereinstimmung
mit der Form eines auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung gebildeten
Lichtflecks des auftreffenden Lichts ausgelegt. Zum Beispiel kann
selbst dann, wenn die Lichtfleckform des auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
auftreffenden Infrarotlichts ein Trapez wird, die Anzahl der in
dem trapezförmigen
Lichtfleck enthaltenen Balken in den oberen und unteren Abschnitten
des trapezförmigen
Lichtflecks konstant gemacht werden und dadurch, dass die Periode
der Balken, die das Gitter bilden, in der Weise vorgeschrieben wird,
dass sie gemäß einer
linearen Funktion in ihrer Längsrichtung
eingestellt wird, eine gleichförmige
Beugungswirkung erhalten werden. Somit kann die durch die ungleichförmige Beugung des
Lichts veranlasste Verschlechterung der Modulationscharakteristiken
verhindert werden.Furthermore
FIG. 10 is the planar configuration of a grating section in the output power control device
in accordance
in the form of a signal formed on the output power control device
Light spot of the incident light designed. For example, can
even if the light spot shape of the on the output power control device
incident infrared light becomes a trapezoid, the number of in
the trapezoidal
Light spot contained beams in the upper and lower sections
of the trapezoidal
Light spots are made constant and thereby, that the period
the beams that make up the grid are prescribed in the way
that they according to one
linear function in its longitudinal direction
is set, a uniform
Diffraction effect can be obtained. Thus, by the non-uniform diffraction of the
Lichts caused deterioration of the modulation characteristics
be prevented.
Darüber hinaus
ist vorgeschrieben, dass die Längen
aller Balken in der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung gleich sind.
Daher können
alle Balken vollständig
gleichzeitig betrieben werden, wenn eine Spannung angelegt oder
entfernt wird. Somit kann ein Ansteuern des Ein/Aus von Licht mit
hoher Geschwindigkeit ausgeführt
werden und wird ein Ansteuern mit einer hohen Frequenz möglich. Falls
eine solche Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung z. B. auf einen
Infrarotsensor angewendet wird, kann die Detektion somit innerhalb
einer kurzen Zeitdauer mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.Moreover, it is prescribed that the lengths of all beams in the output efficiency control device be the same. Therefore, all beams can be operated completely simultaneously when a voltage is applied or removed. Thus, driving the on / off of light of high Ge speed and driving at a high frequency is possible. If such an output power control device z. For example, when applied to an infrared sensor, the detection can be performed with high accuracy within a short period of time.
Außerdem kann
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung mit einem Gitter, dessen ebene
Konfiguration wie oben beschrieben ausgelegt ist, auf eine Anzeige vorrichtung
angewendet werden. Wenn z. B. als das Fokussierungsmittel eine Linse mit
einer rechtwinkligen Öffnung
verwendet wird, wird die ebene Konfiguration des Gitters der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in dem optischen Modulator so ausgelegt, dass sie ein Trapez ist,
in dem sich das Intervall zwischen den Balken gemäß einer linearen
Funktion in ihrer Längsrichtung ändert.In addition, can
the output power control device with a grid whose plane
Configuration is designed as described above, on a display device
be applied. If z. B. as the focusing means with a lens
a rectangular opening
is used, the planar configuration of the grid of the output efficiency control device
in the optical modulator designed to be a trapezoid,
in which the interval between the bars according to a linear
Function changes in their longitudinal direction.
Falls
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung
auf einen Infrarotsensor angewendet wird, kann darüber hinaus
z. B. selbst dann, wenn die Lichtfleckform auf der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
ein Trapez wird, unter Verwendung einer Linse mit einer rechtwinkligen Öffnung verhindert
werden, dass sich die Modulationscharakteristiken verschlechtern,
indem die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung zwischen der Linse
und dem pyroelektrischen Element angeordnet wird. In diesem Fall
besitzt ein auf dem pyroelektrischen Element gebildeter Lichtfleck
eine rechtwinklige Form mit einer kleineren Größe als in dem Fall der Verwendung
einer Linse mit einer kreisförmigen Öffnung.
Somit wird ermöglicht,
dass Licht auf das gesamte pyroelektrische Element auftrifft, wobei
ein pyroelektrisches Element mit einer kleinen Fläche ausreicht,
damit die Kosten gesenkt werden können. Gleichzeitig kann ein
höherer
Signalpegel als der herkömmlich
erhaltene Pegel erhalten werden. Somit kann ein Infrarotsensor mit
einer äußerst kleinen
Größe und hohen
Empfindlichkeit als Ganzes realisiert werden.If
the output power control device of the present invention
Beyond that, an infrared sensor can be used beyond
z. Even if the light spot shape is on the output efficiency control device
a trapeze is prevented, using a lens with a rectangular opening
be that the modulation characteristics worsen,
by the output power control device between the lens
and the pyroelectric element is arranged. In this case
has a light spot formed on the pyroelectric element
a rectangular shape with a smaller size than in the case of use
a lens with a circular opening.
This makes it possible
that light impinges on the entire pyroelectric element, wherein
a pyroelectric element with a small area is sufficient
so that the costs can be reduced. At the same time, a
higher
Signal level than that of conventional
obtained levels are obtained. Thus, an infrared sensor with
a very small one
Size and high
Sensitivity can be realized as a whole.
Alternativ
wird die Lichtausgabe von der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in einem Infrarotsensor, der die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung der
vorliegenden Erfindung verwendet, unter Verwendung einer Linse auf
das pyroelektrische Element fokussiert, wodurch ausgehendes Licht
von einer Punktlichtquelle in einem fast konstanten Abstand von
dem Sensor mit hoher Effizienz genutzt werden kann. Darüber hinaus
wird dadurch, dass die Linse in der Weise ausgelegt wird, das sie
eine rechtwinklige Öffnung
hat, und dadurch, dass eine Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
mit einem Gitter mit einer ebenen Konfiguration in Übereinstimmung mit
einer durch die Linse in einer solchen Struktur gebildeten Lichtfleckform
verwendet wird, die Flächenausnutzungseffizienz
der Linse verbessert. Somit kann ein miniaturisierter Infrarotsensor
mit hoher Empfindlichkeit für
kurze Abstände
realisiert werden.alternative
becomes the light output from the output power control device
in an infrared sensor, the output power control device of
present invention using a lens
the pyroelectric element focuses, causing outgoing light
from a point light source at an almost constant distance from
the sensor can be used with high efficiency. Furthermore
This is because the lens is designed in the way that it is
a right-angled opening
has, and in that an output power control device
with a grid with a planar configuration in accordance with
a light spot shape formed by the lens in such a structure
is used, the area utilization efficiency
improved the lens. Thus, a miniaturized infrared sensor
with high sensitivity for
short distances
will be realized.
Falls
die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen in einer zweidimensionalen
Anordnung angeordnet sind, wird darüber hinaus, wenn die Lichtintensitätsverteilung in
einem Lichtfleck, z. B. wegen der Trapezform des Lichtflecks, verschieden
ist, die Gesamtmenge der Energie des Lichts, das auf die einzelne
Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auftritt, dadurch gleich gemacht,
dass vorgeschrieben wird, dass die gesamte Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungsanordnung
trapezförmig
ist. Falls mehrere Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen in einer
zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind und wie oben beschrieben
in einen Infrarotsensor integriert sind, kann durch sukzessives
Betreiben der Ausgangsleistungs-Steuervorrichtungen und sukzessives
Detektieren der von einem pyroelektrischen Element ausgegebenen
Signale zu dieser Zeit eine zweidimensionale Infrarotlicht-Intensitätsverteilung als
Informationen in einer Zeitfolge detektiert werden, wobei ein viel
preiswerterer zweidimensionaler Infrarotsensor geschaffen werden
kann.If
the output power control devices in a two-dimensional
Arrangement are arranged, moreover, when the light intensity distribution in
a light spot, z. B. because of the trapezoidal shape of the light spot, different
is the total amount of energy of the light that is on the individual
Output power control device occurs, thereby made equal
that it is prescribed that the entire output power control device arrangement
trapezoidal
is. If several output power control devices in one
two-dimensional arrangement are arranged and as described above
are integrated into an infrared sensor, can by successive
Operating the output power control devices and successive
Detecting the output from a pyroelectric element
Signals at this time a two-dimensional infrared light intensity distribution as
Information can be detected in a time sequence, with a lot
cheaper two-dimensional infrared sensor can be created
can.
Darüber hinaus
kann die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung auch auf ein kontaktloses Thermometer
angewendet werden. In diesem Fall wird zunächst die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung
in einem Zustand angesteuert, in dem unter Verwendung einer Abschirmung
verhindert wird, dass Infrarotlicht in ein Gehäuse des kontaktlosen Thermometers
eintritt, wobei ein von einem pyroelektrischen Element erzeugtes
Signal detektiert wird, während die
Temperatur durch ein in dem Gehäuse
vorgesehenes Temperaturmessmittel des Kontakttyps gemessen wird.
Anschließend
wird die Ausgangsleistungs-Steuervorrichtung in einem Zustand angesteuert,
in dem die Abschirmung geöffnet
ist, um zu ermöglichen,
dass Infrarotlicht in das Gehäuse
des kontaktlosen Thermometers eintritt, und ein von dem pyroelektrischen
Element erzeugtes Signal detektiert. Anhand der von dem pyroelektrischen
Element in den oben erwähnten
zwei Zuständen
erzeugten Signale und der durch das Temperaturmessmittel des Kontakttyps
gemessenen Temperatur kann die Temperatur eines zu messenden Objekts
auf kontaktlose Weise mit beachtlicher Genauigkeit gemessen werden.Furthermore
For example, the output power control device can be applied to a non-contact type thermometer
be applied. In this case, first, the output power control device
driven in a state in which using a shield
prevents infrared light from entering a housing of the non-contact thermometer
occurs, wherein one generated by a pyroelectric element
Signal is detected while the
Temperature by a in the housing
provided temperature measuring means of the contact type is measured.
Subsequently
the output power control device is driven in a state
in which the shield is opened
is to enable
that infrared light enters the case
of the non-contact thermometer, and one of the pyroelectric
Element generated signal detected. On the basis of the pyroelectric
Element in the above mentioned
two states
generated signals and by the temperature measuring means of the contact type
measured temperature can be the temperature of an object to be measured
be measured in a contactless manner with considerable accuracy.